一种调控谷子锈病抗性的SiTPS27基因及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种调控谷子锈病抗性的SiTPS27基因及其应用。本研究从谷子中分离和克隆到核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示的基因SiTPS27,将该基因在谷子中超量表达后，得到锈病抗性提高的转基因植株，具体表现为：过表达SiTPS27基因的株系与野生型株系相比，接种谷锈病菌后第14天，SiTPS27转基因后代植株的叶片上锈菌夏孢子堆数量减少、占叶面积的比例变小、严重度降低，抗病能力提高，说明SiTPS27参与了谷子的抗锈病过程。因此，SiTPS27基因对于提高谷子抗锈病性具有重要的理论和实际意义，将在谷子抗病育种改良中发挥重要作用，应用前景广阔。景广阔。景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种调控谷子锈病抗性的SiTPS27基因及其应用


[0001]本专利技术属于生物
，尤其涉及一种调控谷子锈病抗性的SiTPS27基因及其应用。
技术背景
[0002]谷子(Setaria italica(L.)Beauv.)抗旱耐瘠、粮草兼用、营养丰富，分布于亚、欧等地。谷子在中国的种植面积和产量均居世界之首，是我国北方重要的杂粮作物。
[0003]谷子锈病由粟单胞锈菌(Uromyces setariae
‑
italicae Yoshino)引起，是谷子生产上的主要气传流行性病害之一，一般减产10％～30％，流行年份植株倒伏，颗粒无收，严重影响着谷子的稳产和高产。随着谷子产业化水平的大幅提高，锈病流行年份危害更加严重，已经成为制约谷子产业发展的重要因素之一。防治谷锈病最经济有效的措施是培育和利用谷子抗锈品种，为此，广泛挖掘与克隆谷子抗锈及其相关基因是非常必要的前提。
[0004]植保素，又称植物抗毒素、植物防御素，是植物产生的一种重要次级代谢产物，主要起到对病原物的毒性作用，参与植物对病原物的化学防御反应。其中萜类化合物(Terpenoids)是植物中种类最多、化学结构变化最为丰富的一类次生代谢产物。对水稻外施萜类化合物Momilactone A能够提升水稻对稻瘟病的抗性，同时该类化合物还能够抑制稻瘟病菌的孢子萌发，说明萜类化合物对植物的免疫反应具有重要的正向调节作用。萜烯合酶(terpene synthase，TPS)家族通过催化GPP(C10_单萜)、FPP(C15_倍半萜)、GGPP(C20_二萜)和FGPP(C25_二萜)前体的环化、重排反应，形成各种萜类化合物。因此，TPS家族基因在植物的抗病过程中起着重要且独特的作用。但目前谷子中TPS家族成员尚未有报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种调控谷子锈病抗性的SiTPS27基因及其应用。本专利技术从谷子中分离和克隆到SiTPS27基因，将其全长CDS连接到ubiqutin(缩写为Ubi)启动子启动的表达载体上，利用农杆菌侵染转化谷子。实验证实接种谷锈病菌后第14天，SiTPS27转基因后代植株的叶片上锈菌夏孢子堆数量减少、占叶面积的比例变小、严重度降低，提高了谷子抗锈病性。
[0006]为实现专利技术目的，本专利技术采用下述技术方案予以实现：
[0007]本专利技术提供了一种调控谷子抗锈病的SiTPS27基因，所述SiTPS27基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0008]进一步的，所述SiTPS27基因的CDS核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示；其编码产生的SiTPS27蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。
[0009]本专利技术提供了所述的SiTPS27基因在提高谷子抗谷子锈病中的应用。
[0010]进一步的，将含有SiTPS27基因的过表达载体转化到谷子中，获得具有锈菌侵染后的谷子叶片上锈菌夏孢子堆数量减少、占叶面积的比例变小、严重度降低的谷子株系。
[0011]进一步的，所述含有SiTPS27基因的过表达载体是通过提取谷子RNA、RNA反转录成
cDNA、基因克隆，再与Ubi启动的pTCK303表达载体连接获得的。
[0012]进一步的，所述基因克隆的引物序列为：
[0013]TPS27
‑
F：5
’‑
ATGGCCGCCGCCGCCTCCAGCT
‑3’
；
[0014]TPS27
‑
R：5
’‑
TCACACGAAATTCACGTACAGTG
‑3’
。
[0015]进一步的，过表达SiTPS27基因的株系与野生型株系相比，谷锈菌侵染后第14天谷子叶片上锈菌夏孢子堆数量减少、占叶面积的比例变小、严重度降低，从而提高了谷子的抗锈病性。
[0016]进一步的，在未接菌条件下，过表达SiTPS27基因的株系与野生型株系相比，株高、千粒重表型没有明显变化。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果是：
[0018]本专利技术将SiTPS27基因全长CDS连接到Ubi启动的pTCK303表达载体上，利用农杆菌侵染转化谷子，经实验验证SiTPS27基因过表达可以使接种谷锈菌后第14天的谷子转基因株系的叶片上锈菌夏孢子堆数量减少、占叶面积的比例变小、严重度降低，从而提高了谷子的抗锈病性。SiTPS27基因属于植物中特有的TPS家族基因。鉴于SiTPS27基因在转基因谷子中呈现的表型，能够认为该基因对于提高谷子抗病性具有重要的理论意义和潜在的应用价值。
附图说明
[0019]图1是构建的过表达载体的示意图以及酶切位点。其中，表达载体为pTCK303，启动子为Ubi，目的基因SiTPS27两端的酶切位点分别为KpnⅠ和SpeⅠ。
[0020]图2A为克隆得到目的基因SiTPS27的示意图，大小为1653bp；图2B为目的基因连接到pTCK303表达载体所得到的阳性克隆。
[0021]图3为转基因株系阳性苗表达量鉴定。
[0022]图4A为转基因株系Ubi︰︰SiTPS27与野生型Ci846接种锈菌后第14天的叶片示意图；图4B为转基因株系Ubi︰︰SiTPS27与野生型Ci846接种锈菌后第14天的叶片严重度统计数据。
[0023]图5A、5B分别为转基因株系Ubi︰︰SiTPS27与野生型Ci846植株、籽粒大小示意图；图5C、5D分别为转基因株系Ubi︰︰SiTPS27与野生型Ci846株高、千粒重统计数据。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术技术方案作进一步详细的说明。下述实施例中，如无特殊说明，所使用的实验方法均为常规方法，所用材料、试剂等均可从生物或化学试剂公司购买。
[0025]实施例1：SiTPS27转基因株系的获得
[0026]一、谷子SiTPS27基因的序列克隆与载体构建：
[0027]本专利技术利用谷子参考基因组数据库phytozome(https://phytozome
‑
next.jgi.doe.gov/info/Sitalica_v2_2)找到基因SiTPS27。SiTPS27基因序列全长为2621bp(序列如SEQ ID NO.1所示)，CDS序列为1635bp(序列如SEQ ID NO.2所示)，其编码产生的SiTPS27蛋白的序列如SEQ ID NO.3所示。
[0028]根据SiTPS27基因的CDS序列设计引物，进行克隆，克隆方法如下：
[0029](1)RNA的提取：使用植物组织RNA快速提取试剂盒(天根#DP452)提取谷子的总RNA。
[0030](2)反转录cDNA第一链的合成：将提取的RNA溶解后测定RNA浓度，然后使用Fastking cDNA第一链合成试剂盒(天根#KR116)进行反转录。
[0031]取3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调控谷子锈病抗性的SiTPS27基因，其特征在于，所述SiTPS27基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.根据权利要求1所述的调控谷子锈病抗性的SiTPS27基因，其特征在于，所述SiTPS27基因的CDS核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示；其编码产生的SiTPS27蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。3.权利要求1所述的SiTPS27基因在用于提高谷子抗锈病性中的应用。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，将含有SiTPS27基因的过表达载体转化到谷子中获得具有抗锈病性提高的谷子株系。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述含有SiTPS27基因的过表达载体是通过提取谷子RNA、RNA反转录成cDNA、基因克隆，再与Ubi启动的pTCK303表达载体连接获得的。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：白辉，刘佳，李志勇，董志平，马继芳，邹晓悦，王永芳，张梦雅，刘磊，全建章，
申请(专利权)人：河北省农林科学院谷子研究所，
类型：发明
国别省市：