番茄SlLOB40蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用制造技术

本发明专利技术涉及生物技术领域，具体涉及番茄SlLOB40蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用。本发明专利技术发现番茄SlLOB40基因能够负调控植物抗旱性，通过降低SlLOB40基因的表达量，能够有效提高植物抗旱性。SlLOB40基因的抗旱性调控功能的发现为培育高抗旱性的植物新品种提供了宝贵的基因资源和新的方法。本发明专利技术利用CRISPR‑Cas9基因组定点编辑系统突变番茄SlLOB40基因，创制了抗旱番茄株系，该番茄株系的抗旱能力显著提高，具有重要的应用价值。

The application of sllob40 protein and its coding gene in the regulation of plant drought resistance

【技术实现步骤摘要】
番茄SlLOB40蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用
本专利技术涉及生物
，尤其涉及番茄SlLOB40蛋白及其编码基因在调控植物抗旱性中的应用。
技术介绍
番茄作为一种重要的园艺作物其生长发育易受到水分亏缺的影响，在水资源日益匮乏的今天，干旱胁迫已经成为影响番茄产量和品质的重要因素之一。研究表明，LOB基因家族生物学功能多样，其不仅具有转录调控能力，同时可以通过与其他蛋白互作从而发挥功能。LOB基因最初被发现在植物侧生器官中特异表达，与植物的形态建成和生长发育有着密切联系。研究表明，水稻中的ALR1基因编码LOB蛋白，控制着水稻不定根原基发育的起始(Liuetal.2005)；拟南芥中的AS2基因编码LOBmx蛋白可以和与AS1(MYB基因家族成员)蛋白互作形成功能复合体从而在转录水平影响叶片发育(Xuetal.2003)。LOB基因与植物激素的合成与代谢也密切相关。据报道，过表达拟南芥AtASL4基因可以激活下游BAS1基因从而调控油菜素甾醇的积累，拟南芥LOB家族基因DDA1可以响应生长素信号，其转录水平可被外源生长素诱导下调(Mangeonetal.2010)。目前研究人员通过多种方法来提高番茄的抗旱性。研究报道，番茄中过表达SlWD6基因能够显著增强番茄对干旱和盐胁迫的耐受性(杨述章等，2015)。过量表达SlWRKY39的番茄能够通过提高抗逆基因SlRD22和SlDREB2A的表达，从而使番茄在干旱胁迫下积累更多的脯氨酸和更低含量的MDA，进而提高其抗旱性(SUNetal.,2015)。另外，有研究证明外源ABA喷施可以提高番茄品种Moneymaker的苗期抗旱性(许向阳等，2018)。提高番茄作物对干旱胁迫的耐受性，对于番茄产业的发展将会有很大的帮助。迄今为止，番茄LOB家族转录因子对干旱胁迫耐受性方面的影响机制还没有报道。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供番茄SlLOB40蛋白及其编码基因在调控番茄抗旱性中的应用。为实现上述目的，本专利技术对番茄野生型材料进行干旱处理，提取RNA，利用荧光定量PCR筛选能够明显响应干旱的基因，分析后获得基因SlLOB40。该基因的CDS序列如SEQIDNO.2所示，编码而成的SlLOB40蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO.1所示。具体地，本专利技术的技术方案如下：第一方面，本专利技术提供番茄SlLOB40蛋白或其编码基因或番茄SlLOB40蛋白的编码基因的抑制因子在调控植物抗旱性中的应用。第二方面，本专利技术提供番茄SlLOB40蛋白或其编码基因或番茄SlLOB40蛋白的编码基因的抑制因子在植物遗传育种或转基因植物制备中的应用。上述植物遗传育种或转基因植物制备的目的在于抗旱植物的培育。上述应用中，可以通过降低所述番茄SlLOB40蛋白的编码基因的表达量，提高植物的抗旱性。优选地，所述降低所述番茄SlLOB40蛋白的编码基因的表达量为使SlLOB40蛋白的编码基因失活。本专利技术中，所述番茄SlLOB40蛋白具有如下任一种氨基酸序列：(1)如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列；(2)如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列经一个或多个氨基酸的替换、插入或缺失得到的具有相同功能蛋白的氨基酸序列；(3)与如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列具有至少80％同源性的氨基酸序列；优选地，所述同源性为至少90％；更优选为95％。如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列为番茄SlLOB40蛋白的氨基酸序列，本领域技术人员可根据番茄SlLOB40蛋白的氨基酸序列以及氨基酸的保守性替换等本领域常规技术手段，在不影响其活性的前提下，取代、缺失和/或增加一个或几个氨基酸，得到与番茄SlLOB40蛋白具有相同功能的SlLOB40蛋白的突变体。本专利技术中，所述番茄SlLOB40蛋白的编码基因的CDS序列具有如下任一种核苷酸序列：(1)如SEQIDNO.2所示的核苷酸；(2)如SEQIDNO.2所示的核苷酸序列经一个或多个核苷酸的替换、插入或缺失得到的具有相同功能蛋白的核苷酸序列。上述如SEQIDNO.2所示的核苷酸序列为番茄中SlLOB40蛋白的CDS序列。考虑到密码子的简并性，所有编码所述番茄SlLOB40蛋白的核苷酸序列均在本专利技术的保护范围内。本专利技术中，所述番茄SlLOB40蛋白的编码基因的抑制因子包括能够抑制番茄SlLOB40蛋白的编码基因表达的gRNA或干扰RNA。优选地，所述gRNA的靶序列为所述番茄SlLOB40蛋白的编码基因的第一个外显子的第59-78位。更优选地，所述gRNA包含如SEQIDNO.3所示的核苷酸序列。上述gRNA的靶位点为本专利技术通过大量筛选获得，利用上述gRNA能够实现高效的番茄SlLOB40的敲除，使得番茄SlLOB40失活。第三方面，本专利技术提供一种编辑番茄SlLOB40基因的gRNA，所述gRNA的靶序列包含所述番茄SlLOB40基因的第一个外显子的第59-78位。上述gRNA可与CRISPR/Cas9基因编辑系统配合作用，实现番茄SlLOB40基因的高效敲除。优选地，所述gRNA包含如SEQIDNO.3所示的核苷酸序列。第四方面，本专利技术提供包含所述用于编辑番茄SlLOB40基因的gRNA的生物材料，所述生物材料包括表达盒、载体、转基因细胞或工程菌。所述表达盒可为含有AtU6启动子和所述gRNA的表达盒。所述载体可为含有AtU6启动子、所述gRNA以及Cas9表达盒的CRISPR-Cas9基因编辑载体。所述工程菌可为含有所述CRISPR-Cas9基因编辑载体的大肠杆菌或农杆菌。第五方面，本专利技术提供一种调控植物抗旱性的方法，其包括：调控植物中番茄SlLOB40基因的表达量；所述番茄SlLOB40基因的编码蛋白具有如下任一种氨基酸序列：(1)如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列；(2)如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列经一个或多个氨基酸的替换、插入或缺失得到的具有相同功能蛋白的氨基酸序列；(3)与如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列具有至少80％同源性的氨基酸序列；优选地，所述同源性为至少90％；更优选为95％。优选地，上述方法中，通过降低所述植物中番茄SlLOB40基因的表达量，提高所述植物的抗旱性；或者，通过将番茄SlLOB40基因的失活突变株系与其他株系杂交，培育抗旱性株系。上述降低所述植物中番茄SlLOB40基因的表达量可通过本领域常规技术手段实现。优选地，降低所述植物中番茄SlLOB40基因的表达量为利用CRISPR/Cas9系统实现，所述CRISPR/Cas9系统使用的gRNA的靶序列包含所述番茄SlLOB40基因第一个外显子上含有NGG序列特征的序列，具体为SlLOB40基因的第一个外显子的第59-78位。作为本专利技术的优选实施方式，所述CRISPR-C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.番茄SlLOB40蛋白或其编码基因或番茄SlLOB40蛋白的编码基因的抑制因子在调控植物抗旱性中的应用。/n

【技术特征摘要】
1.番茄SlLOB40蛋白或其编码基因或番茄SlLOB40蛋白的编码基因的抑制因子在调控植物抗旱性中的应用。


2.番茄SlLOB40蛋白或其编码基因或番茄SlLOB40蛋白的编码基因的抑制因子在植物遗传育种或转基因植物制备中的应用。


3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，通过降低所述番茄SlLOB40蛋白的编码基因的表达量，提高植物的抗旱能力；
优选地，所述降低所述番茄SlLOB40蛋白的编码基因的表达量为使SlLOB40蛋白的编码基因失活。


4.根据权利要求1～3任一项所述的应用，其特征在于，所述番茄SlLOB40蛋白具有如下任一种氨基酸序列：
(1)如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列；
(2)如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列经一个或多个氨基酸的替换、插入或缺失得到的具有相同功能蛋白的氨基酸序列；
(3)与如SEQIDNO.1所示的氨基酸序列具有至少80％同源性的氨基酸序列；优选地，所述同源性为至少90％；更优选为95％。


5.根据权利要求1～4任一项所述的应用，其特征在于，所述番茄SlLOB40蛋白的编码基因的抑制因子包括能够抑制番茄SlLOB40蛋白的编码基因表达的gRNA或干扰RNA；
优选地，所述gRNA的靶序列为所述番茄SlLOB40蛋白的编码基因的第一个外显子的第59-78位；
更优选地，所述gRNA包含如SEQIDNO.3所示的核苷酸序列。


6.一种用于编辑番茄SlLOB40基因的gRNA，其特征在于，所述gRNA的靶序列包含所述番茄基因的第一个外显子的第59-78位；
优选地，所述gRNA包含如SEQIDNO.3所示的核苷酸序列；
所述番茄SlLOB40基因的编码蛋白具有如...

【专利技术属性】
技术研发人员：张娜，刘伦，张嘉龙，郭仰东，郑禾，吕红梅，王志荣，苏慧，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11