一种烟草多分枝、矮化基因及其应用制造技术

本发明专利技术属于植物生物技术领域，其公开了一种烟草多分枝、矮化基因及其应用，其中，该基因的序列具有：(1)SEQ ID NO：1或2中的任何一个核苷酸序列或者其互补序列；(2)与(1)的核苷酸序列具有至少95％、尤其是至少96％或98％或99％序列同一性的核苷酸序列；(3)与(1)或(2)的核苷酸序列的互补序列在中等严格条件、优选高严格杂交条件下杂交的核苷酸序列。所述烟草多分枝、矮化基因可应用于培育少分枝、农业高效烟草品种中。所述烟草多分枝、矮化基因的突变或过表达使烟草矮化且分枝增多，可利用该基因通过基因工程和育种技术培育不需要人工抹杈或使用抑芽剂的理想型烟草新品种，为烟叶生产减工增效、降低农药残留、提升烟叶质量提供新的方法和研究方向。新的方法和研究方向。新的方法和研究方向。

【技术实现步骤摘要】
一种烟草多分枝、矮化基因及其应用


[0001]本专利技术涉及植物生物
，尤其涉及一种烟草多分枝、矮化基因及其 应用。

技术介绍

[0002]植物生长发育过程中，分枝的发生对根的生长模式以及茎和花序的形态都 具有非常重要的作用(Klee,2008)。植物分枝发育影响植物茎叶的空间结构，合 理的分枝有利于植物适应不同的生长环境(Domagalska and Leyser,2011)。在番茄 和马铃薯的叶原基腋部，顶端分生组织(SAM)在发育初期就分化出分生组织 细胞群(Auldridge et al.,2006)。基于这些观察，Gregor Schmitz提出了SAM主导 侧生分生组织形成(Bartsch and Schmitz,2003)。在拟南芥中，腋生分生组织只能 在SAM转为生殖生长之后才能检测到，在根、下胚轴、茎、叶上的不定芽可能 发育为芽，说明分生组织也可能从部分或完全分化的细胞中产生。由于主芽顶 端对侧芽的抑制作用，使得腋芽向侧枝进一步发育。在腋生分生组织(AM)形 成之后，分枝发育与植物随后的发育过程紧密相关(Azizi et al.,2015)。
[0003]不同的植物其分枝形成过程也不相同。在有的植物中，AM在叶腋处形成后 会直接发育成分枝；而在另一些植物当中，AM形成后会进入休眠状态，在一定 的生长条件和环境条件下，AM会打破休眠发育成分枝(Bartsch and Schmitz, 2003)。植物的分枝受遗传和环境因素的影响，植物主要的分枝方式有单轴分枝、 合轴分枝、二叉分枝、假二叉分枝和分蘖(Beveridge et al.,2009)。烟草属于典型 的假二叉分枝。
[0004]烟草作为一种经济作物，主要以收获叶片为主。在烟叶大田生产的现蕾期， 通过打顶去掉顶部花序部分，以使养分向叶片集中供给。但打顶以后，植株顶 端优势丧失，导致腋芽快速生长，产生大量侧枝，消耗大量的营养物质。为了 抑制腋芽快速生长带来的养分流失，在生产中采取人工抹杈或者使用抑芽剂的 方法来控制腋芽生长，造成生产成本升高和对环境的污染。
[0005]因此，鉴定和分离出烟草腋芽发育相关基因，研究其功能，不仅有利于在 分子水平上解析烟草腋芽发育机理，而且对于通过抑制腋芽发育基因来调控侧 枝发育的少分枝烟草的育种具有重要意义，为烟叶生产的减工增效、降低农药 残留、提升烟叶质量等方面提供新的方法和研究方向。

技术实现思路

[0006]针对现有烟草品种的生产由于需要人工抹杈或使用抑芽剂来控制腋芽，具 有高成本和不环保的问题，本专利技术提供了分离出一种烟草多分枝、矮化基因 NtMAB4以及含有该基因的重组载体、重组宿主细胞，该NtMAB4基因的突变或 过表达促进了烟草腋芽的生长，使烟草矮化且分枝增多，可利用该基因通过基 因工程的方法培育不需要人工抹杈或使用抑芽剂的少分枝、农业高效的烟草品 种，为控制提高烟草产量提供新的研究方向。
[0007]本专利技术的技术方案具体如下：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种烟草多分枝、矮化基因，该基因的序列具有：
[0009](1)SEQ ID NO：1或2中的任何一个核苷酸序列或者其互补序列；
[0010](2)与(1)的核苷酸序列具有至少90％、尤其是至少95％或98％或99％ 序列同一性的核苷酸序列；
[0011](3)与(1)或(2)的核苷酸序列的互补序列在中等严格条件、优选高严 格杂交条件下杂交的核苷酸序列。
[0012]本专利技术利用烟草T
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DNA激活标签插入突变体库，在突变群体中发现了一个 多分枝、矮化的突变植株，对其命名为mab4(more axillary branches 4)，并对 这个突变株系进行分子生物学研究。通过侧翼序列扩增以及共分离分析确定插 入位点，根据插入位点附近基因的表达情况，确定突变基因，并将其命名为 NtMAB4，并对该基因进行具体研究，确定其应用前景和应用方式。
[0013]本申请要求保护的烟草多分枝、矮化基因基因不仅包括序列为SEQ ID N0:1 和SEQ ID N0:2的核苷酸序列(NtMAB4
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S1和NtMAB4
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T1)及其互补序列，还 包括在所述序列上进行进一步的碱基优化或修饰，但是依然能编码基本相同功 能的蛋白的其他核苷酸序列。
[0014]由于上述基因在随着植物基因组的复制过程中是容易发生突变，因而上述基 因的突变体也在本申请请求保护的范围内。上述基因NtMAB4不仅包括具有如 SeqIDNo:1或SeqIDNo:2所示的核苷酸序列，还包括与SeqIDNo:1或SeqIDNo:2 序列同源性至少达到95％的突变序列。更优选的，所述突变序列有96％、97％、 98％或99％与上述NtMAB4
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S1和NtMAB4
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T1天然序列相同，且能编码具有相 同的活性或功能的蛋白。上述突变序列可为点突变、缺失突变或添加突变，相 对于最初的核苷酸序列，有1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、 9个、10个或更多核苷酸可发生变化。
[0015]本文中“具有”的涵义为：所述基因可以是序列仅为如SeqIDNo:1或 SeqIDNo:2所示的核苷酸序列，还可以是在如SeqIDNo:1或SeqIDNo:2所示的核 苷酸序列的基础上进行修饰加工得到的衍生序列，如在基因序列两端添加酶切 位点、增强子等基因元件或各类标签序列。
[0016]其中，本申请的序列NtMAB4
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S1表达的蛋白序列如SEQ ID N0:7，序列 NtMAB4
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T1表达的蛋白序列如SEQ ID N0:8。
[0017]第二方面，本专利技术提供一种重组载体，其包含上述基因NtMAB4的多核苷 酸序列，所述重组载体是克隆载体或者用于表达所述多核苷酸的表达载体。所 述重组载体包括现有的各种克隆载体和表达载体，不限于本专利技术的实施例中采 用的具体载体。
[0018]第三方面，本专利技术提供一种重组宿主细胞，其包含所述基因NtMAB4的多 核苷酸序列或上述的重组载体，或它的基因组中整合所述基因NtMAB4的多核 苷酸序列。所述宿主细胞可以选自植物细胞或者微生物细胞，例如大肠杆菌细 胞，农杆菌细胞，优选植物细胞，最优选烟草细胞。所述细胞可以是分离的、 离体的、培养的、或者是植物的一部分。
[0019]优选地，所述细胞为大肠杆菌或农杆菌细胞。
[0020]第四方面，本专利技术还提供一种培育少分枝、农业高效品种的方法，所方法 为：通过防止或抑制烟草中NtMAB4基因的表达，或者对NtMAB4基因进行敲 除，构建烟草NtMAB4基因的沉默或敲除植株。通过诱变烟草中NtMAB4基因， 筛选烟草NtMAB4基因表达终止的突变体。
[0021]第五方面，本专利技术还提供一种所述烟草多分枝、矮化基因在培育少分枝、 农业高
效烟草品种中的应用。
[0022]优选地，所述应用包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种烟草多分枝、矮化基因，其特征在于，其序列具有：(1)SEQ ID NO：1或2中的任何一个核苷酸序列或者其互补序列；(2)与(1)的核苷酸序列具有至少95％、尤其是至少96％或98％或99％序列同一性的核苷酸序列；(3)与(1)或(2)的核苷酸序列的互补序列在中等严格条件、优选高严格杂交条件下杂交的核苷酸序列。2.一种重组载体，其特征在于，包含权利要求1所述的基因的多核苷酸序列，所述重组载体是克隆载体或者用于表达所述多核苷酸的表达载体。3.一种重组宿主细胞，其特征在于，包含权利要求1所述的烟草多分枝、矮化基因的多核苷酸序列或权利要求2所述的重组载体，或它的基因组中整合有权利要求1所述的烟草多分枝、矮化基因的多核苷酸序列。4.根据权利要求3所述的重组宿主细胞，其特征在于，所述细胞为大肠杆菌或农杆菌细胞。5.一种培育少分枝、农业高效烟草品种的方法，其特征在于，所述方法为：通过防止或抑制烟草中权利要求1所述的烟草多分枝、矮化基因的表达，或者对该基因进行敲除，获得烟草NtMAB4基因的沉默或敲除植株。6.所述烟草多分枝、矮化基因在培育少分枝、农业高效烟草品种中的应用。7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述应用包括：(1)通过RNA沉默技术，对权利要求1所述的烟草多分枝、矮化基因的核苷酸序列进行基因工程操作，抑制沉默其表达，从而培育出少分枝、农...

【专利技术属性】
技术研发人员：王大伟，孙玉合，刘贯山，王晓，吴新儒，
申请(专利权)人：中国农业科学院烟草研究所中国烟草总公司青州烟草研究所，
类型：发明
国别省市：