一种茶树源侧枝分化调控相关基因及其编码产物与应用制造技术

一种茶树源侧枝分化调控相关基因及其编码产物与应用，属于生物技术领域。本发明专利技术一方面提供了茶树源侧枝分化调控相关基因CsGH3.1及其编码产物，另一方面提供了该基因的用途。研究发现CsGH3.1与茶树的侧枝分化密切相关，该基因的表达产物能使拟南芥过表达植株的二级分枝数量增加、二级分枝长度缩短增加并伴随分蘖位点降低。本发明专利技术将在作物育种，特别是在茶树育种中得到广泛应用。茶树育种中得到广泛应用。茶树育种中得到广泛应用。

【技术实现步骤摘要】
一种茶树源侧枝分化调控相关基因及其编码产物与应用


[0001]本专利技术属于生物
，具体涉及一种茶树源侧枝分化调控相关基因及其编码产物与应用。

技术介绍

[0002]侧枝分化是植物地上部分形态建成的一个主要的决定性因素，是影响作物产量和品质的重要农艺性状之一。茶树(Camellia sinensis L.)是我国重要的叶用经济作物，其腋芽萌发及侧枝生长与茶叶的产量和品质密切相关。茶树的顶端优势极为明显并且侧枝的分化节位较高，生产上需要通过人为调控其侧枝的生长促进茶树形成大量的新梢。因此，发掘茶树分枝发育调控相关基因，培育具有分枝节位较低和合理分枝数量的茶树品种是茶树生产的迫切需求。另一方面，茶树基因组测序的完成以及遗传学、功能基因组学等相关技术的日益完善，特别是植物生长发育调控研究领域取得的突破性进展，为加速茶树品种的培育提供了有力的理论与技术支持。
[0003]生长素是调控植物生长发育的关键激素，生长素浓度对腋芽发育的关键作用已被明确，必须严格控制植物体内生长素的平衡。植物体内的生长素主要以游离态和结合态两种形态存在，其中游离态IAA是植物体内有活性的生长素的主要形态，而结合态生长素是吲哚乙酸与其它物质结合成共轭物而暂时失去了生理活性。
[0004]在生长素稳态的调节机制里，研究最为广泛的是生长素早期响应基因(Primary
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response genes)。IAA酰胺合成酶(IAA
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amido synthetase,Gretchen Hagen 3,GH3)家族蛋白是一类在植物中广泛存在的生长素早期响应蛋白，能够通过催化过量IAA与氨基酸发生螯合反应从而维持植物体内的生长素稳态。到目前为止，至少已在拟南芥、水稻、大豆、番茄、苹果、棉花、猕猴桃等19种植物中报道了GH3基因家族的全基因组鉴定和功能研究。拟南芥基因组存在20个GH3基因，根据GH3蛋白的结构和功能，将其分为3个亚家族(亚家族Ⅰ、II和Ⅲ)，其中亚家族II具有IAA氨基酸结合酶活性。植物GH3基因广泛参与调控植物多种生长发育过程目前已得到证实并受到广泛关注。例如，GH3基因的过量表达引起内源游离态IAA水平降低，从而产生独特的低生长素植株表型，包括植株矮化、分蘖提早和分蘖数增加等。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不同，本专利技术的目的在于涉及提供一种茶树源侧枝分化调控相关基因及其编码产物与应用的技术方案。
[0006]本专利技术具体通过以下技术方案实现：
[0007]本专利技术一方面提供一种茶树源侧枝分化调控相关基因CsGH3.1，该基因的DNA序列如SEQ ID No.1所示。
[0008]本专利技术另一方面提供一种茶树源侧枝分化调控相关基因CsGH3.1的编码蛋白，包括以下任一蛋白：
[0009]1)如SEQ ID No.2所示的氨基酸序列的蛋白质；
[0010]2)将SEQ ID No.2所示的氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代、缺失；
[0011]3)添加且具有与SEQ ID No.2所示的氨基酸残基序列相同活性的SEQ ID No.2所示的氨基酸的衍生蛋白质。
[0012]进一步，本专利技术提供一种茶树源侧枝分化调控相关基因CsGH3.1在培育转基因植物中的应用。
[0013]进一步，本专利技术提供一种茶树源侧枝分化调控相关基因CsGH3.1在作物育种中的应用。
[0014]进一步，本专利技术提供一种茶树源侧枝分化调控相关基因CsGH3.1在调控植物内源生长素稳态中的应用。
[0015]进一步，本专利技术提供一种茶树源侧枝分化调控相关基因CsGH3.1在调控植物侧枝分化中的应用。
[0016]进一步，本专利技术提供一种茶树源侧枝分化调控相关基因CsGH3.1在增加植物的二级分枝数量和降低分蘖节位中的应用。
[0017]本专利技术的有益效果是，利用RT
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PCR技术，克隆得到了CsGH3.1基因；利用荧光定量PCR(QPCR)明确了CsGH3.1基因在修剪诱导的茶树腋芽生长发育过程中的表达情况及其与生长素(包括结合态生长素和游离态生长素IAA)含量的相关性；通过农杆菌转化法获得了CsGH3.1基因过量表达的转基因拟南芥植株，并进一步揭示了CsGH3.1基因在拟南芥侧枝分化调控中的重要作用。该基因的分离克隆，对于具有理想分枝表型茶树品种的培育，具有十分重要的促进作用。
附图说明
[0018]图1是修剪16天后的茶树腋芽表型(a)，CsGH3.1在修剪诱导的茶树腋芽发育过程中的表达图谱(b)以及生长素(包括结合态生长素和游离态生长素IAA)含量变化(c)。
[0019]图2是CsGH3.1基因的ORF全长扩增产物电泳图。1
‑
2泳道为1799bp的CsGH3.1基因片段。
[0020]图3是CsGH3.1基因的过量表达转化pCambia2301载体示意图。注：下划线处为内切酶位点。
[0021]图4是CsGH3.1过表达拟南芥株系纯合鉴定。(a)过表达株系的PCR鉴定；(b)过表达株系的GUS活性鉴定。
[0022]图5是拟南芥野生型与过表达株系的表型比较。(a)4周龄野生型(WT)拟南芥和CsGH3.1过表达株系表型；(b)10周龄CsGH3.1过表达拟南芥与野生型表型；(c)野生型拟南芥和CsGH3.1过表达株系的花和顶端果荚长势。
[0023]图6是野生型(WT)拟南芥和CsGH3.1过表达株系侧枝发育的表型统计。注：PB(primary branches)代表一级侧枝；SB(secondary branches)代表二级侧枝；T(Tillers)代表分蘖。
[0024]图7是茶树CsGH3.1基因在拟南芥过表达植株中的组织差异表达图谱(a)；8个拟南芥AtGH3亚家族II基因在拟南芥叶片中的表达图谱(b)。
具体实施方式
[0025]本专利技术利用RT
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PCR技术，获得了CsGH3.1基因的ORF全长序列；利用荧光定量PCR(QPCR)技术，证实了CsGH3.1基因可能参与调控内源生长素稳态从而调控茶树分枝发育；通过农杆菌转化法获得了CsGH3.1过量表达的拟南芥转基因植株；统计结果表明CsGH3.1过表达能够增加拟南芥的二级分枝数量、降低分蘖节位并且减小二级分枝长度。综上所述，CsGH3.1基因的分离克隆及生物学功能分析，对于选育具有理想株型的作物品种，特别是选育具有理想株型的茶树品种将具有重要的促进作用。
[0026]实现本专利技术的具体技术步骤如下：
[0027]1)CsGH3.1基因的表达特征分析。分别取夏季修剪后0小时至16天7个时间点剪口下方第一节位的腋芽，以及对照茶树(不修剪)相应节位的腋芽。分别进行总RNA提取，反转录得到cDNA；利用QPCR技术，以茶树CsGAPDH为内参基因，测定CsGH3.1基因的诱导表达情况。
[0028]2)CsGH3.1调控夏季修剪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种茶树源侧枝分化调控相关基因CsGH3.1，其特征在于该基因的DNA序列如SEQ ID No.1所示。2.如权利要求1所述的一种茶树源侧枝分化调控相关基因CsGH3.1的编码蛋白，其特征在于包括以下任一蛋白：1)如SEQ ID No.2所示的氨基酸序列的蛋白质；2)将SEQ ID No.2所示的氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代、缺失；3)添加且具有与SEQ ID No.2所示的氨基酸残基序列相同活性的SEQ ID No.2所示的氨基酸的衍生蛋白质。3.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽平，李梦菡，李鑫，葛诗蓓，颜鹏，张兰，韩文炎，
申请(专利权)人：中国农业科学院茶叶研究所，
类型：发明
国别省市：