最新一种来源于玉米的具有延迟开花期功能的基因及其应用的制作方法

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本发明属于分子生物学技术领域,涉及一种来源于玉米的具有延迟开花期功能的基因及其应用。



背景技术:

植物开花是繁殖的重要环节,因此控制开花就成为植物生产中的核心内容研究内容之一。植物开花基因结构和功能是保守的,基于拟南芥、水稻等模式植物的控制开花的分子遗传机制研究已十分广泛和深入,这些研究均是感光基因为基础和出发点,但是单子叶与双子叶植物感光系统的基因组成有明显差别。

玉米(zeamays)是重要的粮食作物之一,因起源热带地区并适应在短日照条件下正常开花,因此对日照长度变化具有先天的敏感性。引入到高纬度长日照地区后,如果不经驯化,会表现出营养生长旺盛,茎节数和叶片增多,生殖生长受到抑制,抽雄期和吐丝期推迟,晚熟,不开花或者延迟开花。据研究,玉米的开花途径之一是由感光基因组成的光周期响应基因控制,由上游的conz1,gigz1a,gigz1b,和id1以及下游的floweringlocust(ft)-like基因例如zcn8组成,其中上游的基因成份在长日照适应性和短日照适应性玉米中都是保守的。与拟南芥和水稻不同,玉米感光系统由6个基因组成,但缺失了与拟南芥的phyd(e)两个同源物(phametal.,2018),说明玉米有独特的控制开花的基因。玉米光周期敏感性的遗传特点及分子机制研究方面已经取得了一些进展,但与拟南芥和水稻相比仍然存在很大的差距,特别对光周期敏感的分子机理研究方面知之甚少,主要原因是玉米上克隆的开花时间基因太少。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种来源于玉米的隐色素2基因及其应用,该基因具有延迟植物开花时间的功能。

上述来源于玉米的隐色素2基因,所述基因的序列如seqidno.1所示,具有1983个碱基,其编码的氨基酸序列如seqidno.2所示。

本发明还提供了一种表达载体,其含有所述的来源于玉米的隐色素2基因;所述表达载体如pet-28a、pcambia2301、psp72、prokii、pbin438、pcambia1302、pcambia1301、pcambia1300、pbi121、pcambia1391-xa或pcambia1391-xb等。

本发明还提供一种宿主细胞,其含有所述的表达载体转化的原核细胞或真核细胞。

本发明的另一个目的是提供上述隐色素2基因在延迟植物开花期中的用途。

本发明还提供了一种迟开花植物的方法,将seqidno.1所示的隐色素2基因构建重组表达载体导入受体植物中,获得表达隐色素2基因的转基因植物。

其中,所述重组表达载体为载体pcambia1301,重组表达载体pcambia1301的构建方法是将noclⅰ和pmlⅰ识别位点间的序列替换为seqidno.1所示的dna序列。

其中,所述重组表达载体可通过使用农杆菌介导、ti质粒、植物病毒载体、直接dna转化、微注射、电穿孔等常规生物技术方法导入植物细胞或组织。

其中,所述方法还包括从导入seqidno.1所示的基因的受体植物中筛选所述来源于玉米的隐色素2基因表达的植物,得到转基因植物的步骤。

其中,所述转基因植物理解为不仅包含将所述基因转化受体植物得到的第一代转基因植物,也包括其子代。对于转基因植物,可以在该物种中繁殖该基因,也可用常规育种技术将该基因转移进入相同物种的其它品种,特别包括商业品种中。所述转基因植物包括种子、愈伤组织、完整植株和细胞。

本发明的有益效果

本发明提供了一种来源于玉米的隐色素2基因、该基因编码的蛋白及其用于延迟植物开花期的用途,通过将基因导入受体植物中,获得转基因植物,转基因植物表现出了开花期延迟。本发明提供的隐色素2基因是一种新的调节植物开花的基因,为改良过早成熟的玉米品种提供了新的思路,也为其他作物利用异源基因技术延迟开花期提供了理论支持,可用于植物分子育种,能够解决传统选育的效率低和周期长的难题。

附图说明

图1为pcr扩增隐色素2基因的产物凝胶电泳图;

图2为抗性转化拟南芥幼苗筛选照片;

图3为移栽20天后转基因拟南芥与非转基因拟南芥的叶片对比照片;

图4为移栽30天后转基因拟南芥与非转基因拟南芥的植株高度、开花对比照片。

具体实施方式

以下实施例进一步说明本发明的内容,但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下,对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换,均属于本发明的范围。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所使用的材料、试剂等,如无特殊说明,均可从商业途径得到。

实施例1来源于玉米的隐色素2基因序列的克隆

提取玉米b73自交系的总rna,并将总rna反转录合成为第一链cdna,以第一链cdna为模板,利用序列特异性引物1d045944-f2和1d045944-r,按照常规的pcr方法克隆隐色素2基因的cdna片段,1d045944-f2的序列如seqidno.3所示,1d045944-r的序列如seqidno.4所示;pcr产物电泳图如图1所示,扩增得到的隐色素2基因的cdna片段序列如seqidno.1所示,具有1983个碱基,在核苷酸水平上与高粱隐色素1(ncbiaccessionno.xm_002436943.2)基因cdna序列具有93.89%的一致性。根据基因本体论数据库[geneontology(go)datasets;http://geneontology.org/)],该基因的注释结果为“黑暗响应”。

所述隐色素2基因基因编码的蛋白长652个氨基酸残基,其序列如seqidno.2所示,与高粱隐色素1蛋白(ncbiaccessionno.xp_002436988.1)的氨基酸残基序列具有91.72%的一致性。

实施例2基因功能鉴定

1、隐色素2基因转入拟南芥植株

将隐色素2基因的cdna的完整放阅读框序列克隆在植物转基因表达载体pcambia-1301vector的noclⅰ和pmlⅰ酶切位点之间,得到重组表达载体。

将重组表达载体导入农杆菌菌株产生带有重组表达载体的重组农杆菌菌株。

以蘸花转化法将隐色素2基因转入拟南芥,具体做法是以重组农杆菌菌株培养液浸泡拟南芥的花器并在室内继续培养产生的t0代拟南芥种子,t0代拟南芥种子在含有20mg/ml卡那霉素ms培养基上、16h光照/8h黑暗光周期条件下进行抗性筛选,获得抗性转化拟南芥幼苗(图2),抗性苗以序列特异性引物44-2-f(1301)和44-2-r(1301)为基础经过pcr扩增鉴定为转基因后,利用定量pcr方法检测靶标基因是否表达。特异性引物44-2-f(1301)的序列如seqidno.5所示,特异性引物44-2-r(1301)的序列如seqidno.6所示。平行对照组实验为非转基因拟南芥,经过上述检测分析后,获得异源表达玉米隐色素2基因的拟南芥转基因植株并对转基因拟南芥进行功能研究。

2、功能鉴定和结果

将表达了玉米隐色素2基因的拟南芥转基因植株的种子分别种植在不含以及含有20mg/ml卡那霉素的两种ms培养基上,同时以非转基因拟南芥为对照。把ms培养基上生长的卡那霉素抗性并且经pcr证实的拟南芥转基因植株和非转基因拟南芥植株,移栽到盆土中进行盆栽。

与对照组的野生型拟南芥相比,移植栽培20天后,表达玉米玉米隐色素2基因的拟南芥转基因植株未发生变化(图3),移植栽培30天后,依然未能开花,但对照组的植株已经抽薹开花(图4),持续观察,发现玉米隐色素2基因的转基因拟南芥在移栽40天后才能开花,开花期明显推迟。

序列表

<110>广西大学

<120>一种来源于玉米的具有延迟开花期功能的基因及其应用

<130>jc

<160>6

<170>siposequencelisting1.0

<210>1

<211>1236

<212>dna

<213>zeamaysl.

<400>1

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<400>5

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<213>artificialsequence

<400>6

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技术特征:

1.一种来源于玉米的隐色素2基因,其特征在于,所述隐色素2基因的序列如seqidno.1所示。

2.权利要求1所述的基因编码的蛋白,其特征在于:蛋白的氨基酸序列如seqidno.2所示。

3.一种表达载体,其特征在于,其含有权利要求1所述的基因。

4.一种宿主细胞,其特征在于,其含有权利要求3所述的表达载体转化的原核细胞或真核细胞。

5.权利要求1所述的隐色素2基因在延迟植物开花期中的用途。

6.一种利用如权利要求1所述的隐色素2基因培育迟开花植物的方法,其特征在于:将seqidno.1所示的隐色素2基因构建重组表达载体导入受体植物中,获得表达隐色素2基因的转基因植物。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:所述重组表达载体为载体pcambia1301,重组表达载体pcambia1301的构建方法是将noclⅰ和pmlⅰ识别位点间的序列替换为seqidno.1所示的dna序列。

8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:所述重组表达载体通过使用农杆菌介导、ti质粒、植物病毒载体、直接dna转化、微注射、电穿孔等常规生物技术方法导入植物细胞或组织。

9.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:所述方法还包括从导入seqidno.1所示基因的受体植物中筛选隐色素2基因表达的植物,得到转基因植物的步骤。

技术总结
本发明提供一种来源于玉米的隐色素2基因、其编码的蛋白及用途,所述隐色素2基因的序列如SEQ ID NO.1所示,将所述的基因转入其他植物中,得到转基因植株,可延迟植物的开花期。本发明提供的隐色素2基因是一种新的调节植物开花的基因,为改良过早成熟的玉米品种提供了新的思路,也为其他作物利用异源基因技术延迟开花期提供了理论支持,可用于植物分子育种,能够解决传统选育的效率低和周期长的难题。

技术研发人员:李有志;樊宪伟;高珺;雷玲
受保护的技术使用者:广西大学
技术研发日:2020.04.26
技术公布日:2020.06.26

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