一种调控亚麻次生壁合成的LuNAC基因及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种调控亚麻次生壁合成的LuNAC基因及其应用。本发明专利技术采用病毒诱导的基因沉默技术，通过农杆菌介导法获得LuNAC基因沉默亚麻株系SE。LuNAC转录因子通过调控下游LuMyb42、LuMyb46、LuMyb69、LuMyb103、LuNST1、LuNST3、LuNAC12及LuNAC73纤维细胞次生壁合成的二级开关转录因子，及纤维素、半纤维素及木质素合成关键酶基因LuCesA4、LuCesA8B、LuCslA1、LuCslG3.2、LuCCoAOMT、LuCOMT的表达，进而实现对细胞壁组分纤维素、半纤维素及木质素合成的调控。本发明专利技术为改良亚麻纤维品质的分子育种提供了重要基因资源。子育种提供了重要基因资源。

【技术实现步骤摘要】
一种调控亚麻次生壁合成的LuNAC基因及其应用


[0001]本专利技术属于基因工程
，具体涉及一种调控亚麻次生壁合成的LuNAC基因及其应用。

技术介绍

[0002]次生细胞壁含有丰富的纤维素、半纤维素及木质素，是植物生物量的主要来源之一。目前关于参与次生壁合成的关键酶基因已经研究的比较清楚，但是鉴于次生壁的生物合成是一个非常复杂的代谢调控网络，单一的改变一两个酶的活性并不能完全决定代谢途径中终产物的积累，因此，学者们逐渐将重点转向次生壁合成的转录调控研究。植物次生壁的合成是一个复杂的多级网络调控过程，研究表明，NAC类转录因子是次生细胞壁生物合成中关键的调控因子。目前已发现的与次生壁形成相关的NAC转录因子主要包括VND1
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7 (VASCULAR
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RELATED NAC
‑
DOMAIN), SND1
‑
5 (SECONDARY WALL
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ASSOCIATED NAC DOMAIN)，NST1
‑
3(NAC SECONDARY WALL THICKENING PROMOTING FACTOR)。SND1(又称NST3)及其同源蛋白NST1、NST2、VND6、VND7是调控纤维细胞次生壁合成的一级主开关，它们直接调控参与次生壁加厚的下游转录因子，如SND2、SND3、MYB103、MYB85、MYB52、MYB54、MYB69、MYB42、MYB43、MYB20和KNAT7等。SND1在茎维管束间纤维细胞和木质纤维细胞中特异表达，能够双向调控次生壁形成。阐明次生壁生物合成的调控网络，对于纤维作物如亚麻(Linum usitatissimum L.)、苎麻(Boehmeria nivea)、棉花（Gossypium spp．）及经济树种如桉树（Eucalyptus spp.）和洋槐(Robinia pseudoacacia)的品质性状改良具有十分重要的意义。
[0003]前期通过差异表达谱分析在亚麻中发现一个LuNAC基因 (lus10033239)，该基因在亚麻根部组织中表达量最高，茎部组织中次之，叶片中几乎没有表达。该基因在纤维发育关键时期快速生长期的表达量最高，为苗期表达量的2.5倍，推测该基因可能在亚麻纤维发育中发挥重要调控作用。本研究进一步采用病毒诱导的基因沉默（virus
‑
induced gene silencing，VIGS）技术，通过农杆菌介导法获得LuNAC基因沉默亚麻株系SE，以TRV1:TRV2为对照植株（CK）。与CK相比，SE中LuNAC基因的表达量显著降低（p<0.05），为对照中的66.1%。同时，在SE中参与次生细胞壁合成的关键转录因子LuMyb42、LuMyb46、LuMyb69、LuMyb103、LuNST1、LuNST3、LuNAC12及LuNAC73基因的表达均显著下调（p<0.05）。LuCesA4、LuCesA8、LuCslG3.2等参与细胞壁纤维素、半纤维素合成相关基因的表达也显著下调（p<0.05），而半纤维素合成相关基因LuCslA1及木质素合成相关基因LuCCoAOMT、LuCOMT的表达量显著上调（p<0.05）。在SE中，纤维素、半纤维素及木质素合成均受到抑制，与对照相比纤维素含量降低了4.1%（p<0.05)，半纤维素含量降低了4.2%（p<0.05)，木质素含量降低了5.8%（p<0.05)。研究结果表明LuNAC基因对次生壁合成中纤维素、半纤维素及木质素的合成都有调控作用，该基因的发现为改良亚麻纤维品质的分子育种提供了重要基因资源。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供一种调控亚麻次生壁合成的LuNAC基因及其应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种抑调控麻次生壁合成的LuNAC基因病毒诱导的基因沉默靶序列，所述靶序列为LuNAC基因CDS全长序列中如SEQ ID NO.1所示的序列，长度为435bp。
[0006]一种调控亚麻次生壁合成的LuNAC基因沉默体系，所述调控亚麻次生壁合成的LuNAC基因沉默体系的构建方法包括以下步骤：（1）病毒诱导的基因沉默VIGS重组载体构建：以LuNAC基因CDS全长序列中如SEQ ID NO.1所示的435bp序列为VIGS靶序列构建VIGS重组载体；（2）农杆菌注射接种；VIGS重组载体转化至农杆菌GV3101中，然后将携带有VIGS重组载体的农杆菌GV3101注射侵染亚麻幼苗子叶；（3）LuNAC基因沉默株系的基因表达分析；（4）LuNAC基因沉默株系的细胞壁化学组分分析。
[0007]上述调控亚麻次生壁合成的LuNAC基因沉默体系的构建方法中，所述步骤（1）病毒诱导的基因沉默VIGS重组载体构建，具体如下：在LuNAC基因CDS全长序列中选择如SEQ ID NO.1所示的435bp序列为病毒诱导的基因沉默VIGS靶序列，利用上下游引物LuVIGSF、LuVIGSR克隆靶序列；克隆的靶序列经纯化、酶切后连接到pTRV2载体上，转化大肠杆菌DH5α感受态细胞；经PCR鉴定为阳性的克隆送去测序，测序成功的菌株提取质粒，即获得VIGS重组载体；所述上游引物LuVIGSF的序列为：5
’‑
TCTAGACCGGATTCGAAATCTCGA
‑3’
；下游引物LuVIGSR的序列为：5
’‑
GGATCCACGGTCGAGGGCAATCCA
‑3’
。
[0008]一种携带有上述SEQ ID NO.1所示靶序列的载体；所述载体包括遗传转化所形成的亚麻转基因株系。
[0009]上述SEQ ID NO.1所示靶序列在改良亚麻纤维品质分子育种中的应用。
[0010]上述调控亚麻次生壁合成的LuNAC基因沉默体系在抑制亚麻次生壁合成中纤维素、半纤维素及木质素合成中的应用。
[0011]上述调控亚麻次生壁合成的LuNAC基因沉默体系在亚麻分子育种中的应用。
[0012]本专利技术的有益之处在于：本专利技术提供了一种调控亚麻次生壁合成的LuNAC基因及其应用。本专利技术采用病毒诱导的基因沉默（virus
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induced gene silencing，VIGS）技术，通过农杆菌介导法获得LuNAC基因沉默亚麻株系SE，以TRV1:TRV2为对照植株（CK）。与CK相比，SE中LuNAC基因的表达量显著降低（p<0.05），为对照中的66.1%。同时，在SE中参与次生细胞壁合成的关键转录因子LuMyb42、LuMyb46、LuMyb69、LuMyb103、LuNST1、LuNST3、LuNAC12及LuNAC73基因的表达均显著下调（p<0.05）。LuCesA4、LuCesA8、LuCslG3.2等参与细胞壁纤维素、半纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调控麻次生壁合成的LuNAC基因病毒诱导的基因沉默靶序列，其特征在于：所述靶序列为LuNAC基因CDS全长序列中如SEQ ID NO.1所示的序列，长度为435bp。2.一种调控亚麻次生壁合成的LuNAC基因沉默体系，其特征在于：所述调控亚麻次生壁合成的LuNAC基因沉默体系的构建方法包括以下步骤：（1）病毒诱导的基因沉默VIGS重组载体构建：以LuNAC基因CDS全长序列中如SEQ ID NO.1所示的435bp序列为VIGS靶序列构建VIGS重组载体；（2）农杆菌注射接种；VIGS重组载体转化至农杆菌GV3101中，然后将携带有VIGS重组载体的农杆菌GV3101注射侵染亚麻幼苗子叶；（3）LuNAC基因沉默株系的基因表达分析；（4）LuNAC基因沉默株系的细胞壁化学组分分析。3.根据权利要求2所述一种调控亚麻次生壁合成的LuNAC基因沉默体系，其特征在于：所述步骤（1）病毒诱导的基因沉默VIGS重组载体构建，具体如下：在LuNAC基因CDS全长序列中选择如SEQ ID NO.1所示的435bp序列为病毒诱导的基因沉默...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁红梅，吴广文，郭文栋，刘丹丹，赵丽娟，姚玉波，唐立郦，宋喜霞，程莉莉，赵德宝，陈思，康庆华，刘岩，姜卫东，邸桂俐，周菲，张利国，陈洪生，赵莉微，
申请(专利权)人：黑龙江省科学院自然与生态研究所，
类型：发明
国别省市：