一种马铃薯KNOX转录因子StKNOX1基因、编码蛋白及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种马铃薯KNOX转录因子StKNOX1基因、编码蛋白及其在马铃薯种植或马铃薯育种中的应用，属于基因工程技术领域。本发明专利技术提供的马铃薯KNOX转录因子StKNOX1基因，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。将StKNOX1基因转入马铃薯植株中，通过转StKNOX1基因马铃薯生理性状分析得到，转基因阳性株系中StKNOX1基因表达量显著高于对照，三个阳性株系的株高、单株结薯个数、单株产量均显著大于对照组；同时转基因株系均表现出了分支数增加，块茎长宽比增加，块茎形状发生改变等性状。因此，本发明专利技术提供了StKNOX1基因在马铃薯种植或马铃薯育种中的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种马铃薯KNOX转录因子StKNOX1基因、编码蛋白及其应用
本专利技术属于基因工程
，具体涉及一种马铃薯KNOX转录因子StKNOX1基因、编码蛋白及其应用。
技术介绍
马铃薯(Solanumtuberosum)是仅次于水稻、小麦、玉米之后的第四大粮食作物，在我国粮食、蔬菜、饲料和加工原料生产上占有重要地位。马铃薯的块茎是其繁殖、储藏和经济器官，块茎中五大基本营养物质的含量高，是研究贮藏器官形成机制的模式植物。马铃薯块茎的大小和形状是非常重要的农艺性状，直接影响其品质，因此也是马铃薯品种选育中的重要筛选目标。正常生长条件下，每个品种的成熟块茎都具有确定的形状，可以作为品种鉴别和选育新品种的重要依据。马铃薯块茎可直接鲜食，也可加工成各种产品后食用，无论哪种消费方式，对大小和薯形都有着相当严格的要求。薯形不规则使块茎去皮困难造成较大浪费和损耗，导致薯块利用率降低、生产成本增加。因此，选育薯形优良的国内加工专用品种，对于满足加工和鲜薯消费多样化的市场需求具有重要的意义。同源异型盒基因家族编码一类含有同源异型盒结构域的转录调控因子KNOX，在植物发育过程中起重要的调控作用。在麻竹、番茄等植物中开展研究，发现KNOX基因参与植物生长发育和器官分化过程的多个方面，该基因对分生组织的形成和功能的维持至关重要，参与了侧生器官的形态建成，影响细胞命运，抑制细胞分化，参与植物激素的调节等。然而现有技术中还没有关于转录调控因子KNOX调控马铃薯块茎形状及大小的报道。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种马铃薯KNOX转录因子StKNOX1基因、编码蛋白及其应用，能有效提高马铃薯的产量和品质。本专利技术提供了一种马铃薯KNOX转录因子StKNOX1基因，其核苷酸序列如SEQIDNo.1所示。本专利技术提供了一种扩增所述马铃薯KNOX转录因子StKNOX1基因的引物对，包括核苷酸序列如SEQIDNo.2所示的上游引物和核苷酸序列如SEQIDNo.3所示的下游引物。本专利技术提供了所述马铃薯KNOX转录因子StKNOX1基因的编码蛋白，其氨基酸序列如SEQIDNo.4所示。本专利技术提供了所述StKNOX1基因、所述引物对或编码蛋白在马铃薯种植或马铃薯育种中的应用。优选的，所述马铃薯种植包括提高马铃薯的产量。优选的，所述马铃薯产量包括提高单株结薯个数、单株产量及马铃薯块茎大小。优选的，所述马铃薯种植包括调控马铃薯块茎形状。优选的，所述调控马铃薯块茎形状包括增大块茎长宽比和马铃薯块茎的形状发生改变。优选的，所述马铃薯种植包括提高马铃薯的株高。所述StKNOX1基因提高马铃薯植株中赤霉素含量和降低茉莉酸的含量。本专利技术提供了一种马铃薯KNOX转录因子StKNOX1基因，全长1068bp，含有一个全长为1035bp的开放阅读框，该基因编码一个由344个氨基酸残基构成的蛋白质，蛋白质分子量为39077Da，理论等电点为5.84的蛋白，无跨膜结构域。实验证明，将所述StKNOX1基因转入马铃薯‘大西洋’植株中，通过转StKNOX1马铃薯生理性状分析得到，转基因阳性株系中StKNOX1基因表达量显著高于对照，三个阳性株系的株高、单株结薯个数、单株产量均显著大于对照，与对照相比，转基因株系均表现出了分支数增加，块茎长宽比增加，块茎形状发生改变，呈长椭圆形等与马铃薯块茎的形成息息相关的性状。因此，本专利技术提供的StKNOX1基因能提高马铃薯的产量和品质，对马铃薯KNOX基因的深入研究将为马铃薯块茎的形成及发育提供理论基础。附图说明图1为马铃薯与部分物种KNOX1基因序列系统进化树；图2为pcambia1302-StKNOX1质粒酶切电泳图；图3为阳性转基因植株PCR检测结果；M：DNAMaker(D2000)；P：阳性质粒pCambia1302-StKNOX；N：未转化植株；1-10：10个阳性株系；图4为转StKNOX1基因株系农艺性状图，其中A为转StKNOX1基因株系与对照组的马铃薯叶片大小，B为转StKNOX1基因株系与对照组的马铃薯块茎的大小；图5为转基因株系中StKNOX1基因表达量分析结果图。具体实施方式本专利技术提供了一种马铃薯KNOX转录因子StKNOX1基因，其核苷酸序列如SEQIDNo.1所示。该基因序列含有一个全长为1035bp的开放阅读框，(图1)编码一个由344个氨基酸残基构成，分子量为39077Da，理论等电点为5.84的蛋白，无跨膜结构域，氨基酸序列见SEQIDNo.4。该蛋白与其他植物的亲缘关系见图1。本专利技术提供了一种扩增所述马铃薯KNOX转录因子StKNOX1基因的引物对，包括核苷酸序列如SEQIDNo.2所示的上游引物和核苷酸序列如SEQIDNo.3所示的下游引物。本专利技术对所述引物对的来源没有特殊限制，采用本领域所熟知的引物对的来源即可，例如委托基因合成公司合成。本专利技术提供了所述StKNOX1基因、所述引物对或所述编码蛋白在马铃薯种植或马铃薯育种中的应用。在本专利技术中，所述马铃薯种植的方法，优选包括以下步骤：1)克隆马铃薯KNOX1转录因子StKNOX1基因；2)将所述StKNOX1基因插入载体中，得到重组载体；3)将所述重组载体经农杆菌介导转化入马铃薯中，得到转基因马铃薯。在本专利技术中，克隆StKNOX1基因所用的引物对为核苷酸序列如SEQIDNo.2所示的上游引物和核苷酸序列如SEQIDNo.3所示的下游引物。所述克隆的反应程序为：95℃预变性5min,95℃变性30s，50℃退火30s，72℃延伸80s，35个循环，72℃最后延伸10min。所述克隆的反应体系为：25μL的PCR扩增体系包含12.5μL的2×TaqSuperMix，上、下游引物(10μmol/μL)各1μL，总cDNA(1μg/μL)1μL，ddH2O加至25μL。本专利技术对所述载体的种类没有特殊限制，采用本领域所熟知的载体种类即可。在本专利技术实施例中，所述载体为pcambia1302。所述StKNOX1基因插入所述载体的多克隆位点优选为NcoI/SpeI双酶切。本专利技术对所述插入载体的方法没有特殊限制，采用本领域所熟知的插入载体的方法即可。在本专利技术中，所述重组载体经农杆菌介导转化入马铃薯的方法优选为对获得的重组质粒利用热击转化法转化农杆菌GV3101，用含有利福平(Rif)100mg/L、卡那(Km)50mg/L的LB固体抗性平皿筛选转化阳性斑，得到含重组载体的农杆菌；将所述含重组载体的农杆菌侵染马铃薯薯片，筛选培养后，抗性芽再生、诱导生根，从而完成转基因马铃薯植株的再生。在本专利技术中，所述马铃薯种植优选包括提高马铃薯的产量。所述马铃薯产量优选包括提高单株结薯个数、单株产量及马铃薯块茎大小。实验结果表明，转基因阳性株系中StKNOX1基因表达量显著高于对照，三个阳性株系的株高、单株结薯个数、单株产量均显著大于对照。...

【技术保护点】
1.一种马铃薯KNOX转录因子StKNOX1基因，其特征在于，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。/n

【技术特征摘要】
1.一种马铃薯KNOX转录因子StKNOX1基因，其特征在于，其核苷酸序列如SEQIDNo.1所示。


2.一种扩增权利要求1所述StKNOX1基因的引物对，其特征在于，包括核苷酸序列如SEQIDNo.2所示的上游引物和核苷酸序列如SEQIDNo.3所示的下游引物。


3.权利要求1所述马铃薯KNOX转录因子StKNOX1基因的编码蛋白，其特征在于，其氨基酸序列如SEQIDNo.4所示。


4.权利要求1所述StKNOX1基因、权利要求2所述引物或权利要求3所述编码蛋白对在马铃薯种植或马铃薯育种中的应用。


5.根据权利要求4所述应用，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘晓燕，宋玉霞，巩檑，张丽，聂峰杰，石磊，陈虞超，杨文静，刘璇，
申请(专利权)人：宁夏农林科学院农业生物技术研究中心宁夏农业生物技术重点实验室，
类型：发明
国别省市：宁夏;64