本發(fā)明屬于植物基因工程和分子育種領(lǐng)域，公開了一個番茄乙?；D(zhuǎn)移酶編碼基因slgcn5在調(diào)控番茄花梗脫落中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、番茄(solanum?lycopersicum?l.)番茄原產(chǎn)于南美洲，是茄科茄屬的一年生草本植物，由于其品種多樣、營養(yǎng)豐富、風(fēng)味獨(dú)特，深受消費(fèi)者的喜愛。是全世界栽培最為普遍的果蔬之一，也是我國最為重要的設(shè)施蔬菜作物之一，具有非常廣泛的市場和巨大經(jīng)濟(jì)價值。然而，近年來隨著我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，以及設(shè)施栽培面積的不斷擴(kuò)大，在番茄植物栽培種植過程中，例如低溫、弱光、水分不均等一系列環(huán)境因素的不穩(wěn)定性都將引起番茄落花落果，從而影響番茄作物的產(chǎn)量與品質(zhì)，最終直接損害種植經(jīng)濟(jì)效益。

2、脫落是植物界植物生長發(fā)育過程中的重要環(huán)節(jié)，也是植物界普遍存在的一種生理現(xiàn)象和生長必須的階段，其主要包括花、果實(shí)或者葉片與植物母體的分離現(xiàn)象，是一個由多種因素協(xié)調(diào)控制的復(fù)雜生理過程。脫落一般發(fā)生在一個特定的被稱為脫落區(qū)(abscissionzone，az)的細(xì)胞特殊離區(qū)組織中，此區(qū)域在脫落發(fā)生之前已預(yù)先形成，其位于器官或組織脫落的區(qū)域和其臨近部位，通常具有帶狀外觀，是感知脫落信號并發(fā)生細(xì)胞分離的區(qū)域。在環(huán)境因素的基礎(chǔ)上，一般認(rèn)為脫落可能與植物激素和功能轉(zhuǎn)錄因子密切相關(guān)，例如茉莉酸、乙烯和脫落酸等激素，都可以作為脫落加速信號，而如赤霉素、油菜素、以及生長素等其他激素都可以作為脫落延遲信號；同時植物中調(diào)控干細(xì)胞維持的關(guān)鍵基因wuschel(wus)，在番茄中被報道可在az區(qū)特異表達(dá)并抑制花梗脫落的發(fā)生。

3、gcn5是真核生物研究最多的組蛋白乙?；D(zhuǎn)移酶，是轉(zhuǎn)錄共激活復(fù)合物saga(spt-ada-gcn5-acetyl?transferase)的關(guān)鍵催化成分，可通過與轉(zhuǎn)錄因子相互作用，對染色質(zhì)上乙?；竭M(jìn)行修飾，從而消弱dna與組蛋白的相互作用，使dna區(qū)段充分暴露，進(jìn)而在表觀修飾水平上產(chǎn)生活躍性的組蛋白標(biāo)記，激活下游基因的表達(dá)。在模式植物擬南芥中，atgcn5在不同組織及發(fā)育階段中均維持較高的表達(dá)水平，表明其在植物各個組織發(fā)育過程中均具有重要作用。gcn5與ada2b突變體植物均表現(xiàn)出矮小、蓮座葉卷曲、頂端優(yōu)勢喪失和花發(fā)育異常等多種發(fā)育缺陷的表型。后續(xù)實(shí)驗證明，atgcn5可調(diào)節(jié)多個生物過程，如種子萌發(fā)、營養(yǎng)生殖階段轉(zhuǎn)換、光形態(tài)建成、根尖發(fā)育、表皮毛發(fā)育、蠟質(zhì)層發(fā)育、花器官和莖頂發(fā)育等過程。番茄中slgcn5可通過正調(diào)控slwus參與莖尖分生組織和花分生組織的發(fā)育。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了一個番茄花梗脫落調(diào)控的基因slgcn5及其對果實(shí)產(chǎn)量增加的應(yīng)用。

2、一個在番茄中調(diào)控花梗脫落的基因slgnc5，其cds核苷酸序列如序列表sequenceidnumber＝″1″所示。

3、一個由上述基因編碼的蛋白質(zhì)，其氨基酸序列如序列表sequenceidnumber＝″2″所示。

4、一個由上述基因使用crispr/cas9技術(shù)構(gòu)建基因敲除轉(zhuǎn)基因植株，其靶點(diǎn)選擇為：

5、第一個grna靶位點(diǎn)的序列為：5’-tgacggcgccgggccgatcc-3’；

6、第二個grna靶位點(diǎn)的序列為：5’-gagagtatcagcgcccgcgg-3’；

7、第三個grna靶位點(diǎn)的序列為：5’-cgaggcagtgaaattgcgaa-3’。

8、一個由上述基因使其前加一個至多個camv35s強(qiáng)啟動子構(gòu)建過表達(dá)載體，轉(zhuǎn)化得到的slgcn5過量表達(dá)植株。

9、上述slgcn5基因構(gòu)建的基因敲除和過量表達(dá)植株在番茄花梗脫落和果實(shí)產(chǎn)量中的應(yīng)用。

10、有益效果如下：

11、1.本發(fā)明首次證明slgcn5基因通過調(diào)控番茄花梗脫落，影響果實(shí)產(chǎn)量。

12、2.本發(fā)明首次提供了使用crispr/cas9技術(shù)構(gòu)建slgcn5基因敲除靶點(diǎn)，和其轉(zhuǎn)化得到的轉(zhuǎn)基因番茄花梗脫落率增加；通過slgcn5基因的cds區(qū)段前增加一個至多個camv35s強(qiáng)啟動子構(gòu)建得到的slgcn5過表達(dá)的轉(zhuǎn)基因番茄，其花梗脫落率降低，增加坐果率和果實(shí)產(chǎn)量。因此，slgcn5過量表達(dá)的技術(shù)可應(yīng)用于番茄的基因工程育種，得到果實(shí)高產(chǎn)且穩(wěn)定的轉(zhuǎn)基因番茄。

技術(shù)特征：

1.一個在番茄中調(diào)控花梗脫落的基因slgnc5，其特征在于：cds核苷酸序列如序列表sequenceidnumber＝″1″所示。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基因slgcn5編碼的蛋白質(zhì)，其氨基酸序列如序列表sequenceidnumber＝″2″所示。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的slgcn5基因，使用crispr/cas9技術(shù)構(gòu)建基因敲除轉(zhuǎn)基因植株，其靶點(diǎn)選擇為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的slgcn5基因，使其前加一個至多個camv35s強(qiáng)啟動子構(gòu)建過表達(dá)載體，轉(zhuǎn)化得到slgcn5過量表達(dá)番茄。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基因slgcn5通過調(diào)控番茄花梗脫落在果實(shí)產(chǎn)量中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一個在番茄中降低花梗脫落的基因及其應(yīng)用，屬于植物基因工程和分子育種領(lǐng)域。SlGCN5(Solyc10g045390)來源于番茄Micro?Tom品系，其CDS序列為sequenceIDNumber＝"1″，其翻譯編碼的氨基酸序列為sequenceIDNumber＝"2"。在番茄中通過CRISPR/Cas9技術(shù)得到CR?SlGCN5基因敲除材料，相對于野生型表現(xiàn)出花梗脫落率顯著增加的表型。過量表達(dá)SlGCN5表現(xiàn)出花梗脫落率降低的表型。因此，SlGCN5是一個番茄中調(diào)控花梗脫落的基因，因此該發(fā)明在保證番茄坐果，提高果實(shí)產(chǎn)量等重要方面，有極大的應(yīng)用前景和經(jīng)濟(jì)價值。

技術(shù)研發(fā)人員：孫博,楊文,吳枝月
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30