与籽粒及株高发育相关的大豆GmDSB1基因及其突变体与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种与大豆籽粒及株高发育相关的菏豆12号GmDSB1基因，该基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明专利技术还公开了一个所述GmDSB1基因的突变基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明专利技术还公开了所述GmDSB1基因在调控大豆籽粒及株高发育机理研究和在改良大豆粒型及株高实现大豆高百粒重及理想株高利用中的应用，以及所述GmDSB1基因的突变基因在培育改良大豆品种中的应用。本发明专利技术为发掘大豆籽粒及株高发育相关的基因提供更多的理论依据，可为大豆籽粒及株高发育机理研究提供新的思路，对改良大豆粒型及株高，以期快速实现大豆高百粒重及理想株高利用，或培育改良大豆品种提供了新的手段。品种提供了新的手段。品种提供了新的手段。

【技术实现步骤摘要】
与籽粒及株高发育相关的大豆GmDSB1基因及其突变体与应用


[0001]本专利技术属于植物基因工程
，具体涉及一种与大豆籽粒及株高发育相关的菏豆12号GmDSB1基因及其突变体与应用。

技术介绍

[0002]大豆(Glycine max)富含蛋白质和植物油，是重要的粮油兼用作物。中国是大豆的原产地，曾是出口国，但随着耕地面积的减少和人们对大豆需求量的日益增加，现已变成世界上最大的进口国。由于我国大豆产量增长缓慢，提高国内大豆产量已成为大豆育种的首要目标，与产量相关的性状亦成为大豆育种研究的核心问题。
[0003]种子(籽粒)大小和株高均是作物重要的农艺性状，与作物的产量密切相关。矮杆植株能增强抗倒伏、改善种植密度，提高光能利用率，进而提高农作物的产量，而豆科植物种子大小性状是决定其产量的重要因素，其遗传研究对提高大豆产量尤为重要。分离克隆株高和种子大小突变体的基因并研究其分子机制，对培育高产大豆品种具有重要意义和应用价值。
[0004]目前，关于矮化突变体的研究最多的是对水稻矮化突变体的研究，Parnell等首次报道了自然变异条件下产生的矮化突变体，随后Oryoji等首次报道了人工诱变产生的矮化突变体，并对其进行了大量的遗传研究，这些矮化突变体的产生为水稻育种提供了丰富的资源。
[0005]植物矮化的产生有多种原因，1981年Kamijma等通过对水稻的近等基因系的研究发现，矮化基因影响植物胚胎器官大小和细胞形态，植物矮化可能是节间细胞数目减少造成的。通过对水稻和拟南芥等植物中大量的矮化突变体的研究发现，植物激素如生长素(Auxin)、赤霉素(Gibberell in Acid,GA)和油菜素内酯(Brassinosteroid,BR)等激素的生物合成，运输以及信号传导等过程对调控株高具有重要的意义。目前对于赤霉素(GA)和油菜素内酯(BR)调控的矮化突变体研究的报道较多。Hsieh等研究发现施加外源的GA3可恢复番茄转AtCBF1/DREB1A基因植株矮化表型，2017年，李来庚等在水稻中发现了一个编码GA2氧化酶的基因SBI，并证明该基因导致水稻矮化表型的产生。2011年，Burkhard Schulza等研究发现，在玉米矮化突变体nana plant1(na1)中，NA1作为拟南芥DE
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ETIOLATED2(DET2)的同源基因，是BR生物合成通路中的基因。2017年，徐云远等报道了在水稻中过表达OsMIR396d基因会导致半矮化和叶倾角的表型，这是一种典型的BR增强型突变体表型，该基因OsmiR396d通过调控下游不同靶基因的表达来调控GA生物合成和信号转导及BR的响应过程，进而影响植物株型的发育。
[0006]近年来，植物种子大小的调控机制研究进展迅速，在模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)和水稻(Oryza sativa)中已分离了一系列调控种子大小的关键基因，建立起了分子调控网络。
[0007]植物激素在植物生长发育中起到重要作用，植物激素的生物合成，运输以及信号传导等过程对调控种子大小同样具有重要的意义。McAdam等发现在豌豆(P.sativum)中，
PsTAR2基因编码一种氨基转移酶，催化色氨酸转化为IPyA，并且tar2
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1突变导致淀粉含量减少，种子皱缩，种子、变小。Noguero等发现DASH基因通过影响生长素稳态和胚胎形态建成来调节苜蓿(M.truncatula)种子的大小。林文慧课题组研究发现BR通过油菜素内酯信号通路的转录因子BZR1促进种子的发育并直接调控种子的大小，在拟南芥(A.thaliana)中过量表达大豆(G.max)GmBZR1可使转基因拟南芥的种子显著变大。Swain等发现在豌豆(P.sativum)胚乳中GA水平的降低会导致种子重量降低和不育种子增加。细胞分裂素在种子发育中的主要作用之一是调节胚乳细胞的分裂，可通过影响胚乳发育控制种子大小。
[0008]目前，关于大豆突变体的报道还很少，有关其种子及株高发育的研究还相当滞后，其调控种子大小及株高的作用机制尚鲜有报道，因此分离并定位大豆种子及株高发育突变体，对大豆品种改良具有重要的理论及实践意义。申请人通过EMS诱变获得1个籽粒增大且植株矮小的突变体，并且通过图位克隆技术定位到目的基因是菏豆12号GmDSB1基因，检索发现该基因的拟南芥同源基因AtATH1(AT1G30680)的T
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DNA突变体植株未出现显著表型，其在动物细胞内存在胚胎发育异常等报道。目前，关于大豆菏豆12号GmDSB1基因调控大豆籽粒及株高并涉及造成大豆籽粒增大及矮化的GmDSB1基因突变体及其在大豆育种中的应用还未见报道。利用GmDSB1基因及其突变体改良大豆种子大小及株高，可望创制出具有理想株高的百粒重高的大豆新品种。

技术实现思路

[0009]针对现有技术的不足，本专利技术要解决的问题是提供一种与大豆籽粒及株高发育相关的菏豆12号GmDSB1基因及其突变体与应用。
[0010]本专利技术所述与大豆籽粒及株高发育相关的菏豆12号GmDSB1基因，其特征在于：所述基因是与大豆籽粒增大及植株矮小相关的菏豆12号GmDSB1基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0011]上述与大豆籽粒及株高发育相关的菏豆12号GmDSB1基因编码的氨基酸，其特征在于：所述氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。
[0012]本专利技术提供了一种与大豆籽粒及株高发育相关的菏豆12号GmDSB1基因的突变基因，其特征在于：所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示；其突变表现为SEQ ID NO.1所示GmDSB1基因核苷酸序列的第1894位碱基由野生型的C变成T。
[0013]上述与大豆籽粒及株高发育相关的菏豆12号GmDSB1基因的等位突变基因编码的氨基酸，其特征在于：所述氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示，是SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列改变；植株性状表现种皮开裂，粒长粒宽增加及植株矮小，该突变体命名为Gmdsb1。
[0014]申请人使用Gmdsb1与williams82杂交产生的F2代进行图位克隆并结合BSA测序，得到了GmDSB1基因，并通过RNAi干扰植株验证确定了该基因的准确性。实验证实了GmDSB1基因具有调控大豆籽粒及株高发育的功能，此为首次发现的GmDSB1基因的新功能。同时相比于野生型菏豆12号，GmDSB1基因的突变体及RNAi转基因植株出现了种皮开裂，粒长粒宽增加且植株矮小等性状，该现象对植物籽粒及株高发育机理的研究有重要意义。
[0015]本专利技术所述与大豆籽粒及株高发育相关的菏豆12号GmDSB1基因在植物籽粒大小及植株高矮发育机理研究中的应用，所述植物优选是大豆。
[0016]本专利技术所述与大豆籽粒及株高发育相关的菏豆12号GmDSB1基因在改良大豆粒型
及株高实现大豆高百粒重及理想株高利用中的应用。
[0017]本专利技术所述与大豆籽粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种与大豆籽粒及株高发育相关的菏豆12号GmDSB1基因，其特征在于：所述基因是与大豆籽粒增大及植株矮小相关的菏豆12号GmDSB1基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.权利要求1所述与大豆籽粒及株高发育相关的菏豆12号GmDSB1基因编码的氨基酸，其特征在于：所述氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。3.一种与大豆籽粒及株高发育相关的菏豆12号GmDSB1基因的突变基因，其特征在于：所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示；其突变表现为SEQ ID NO.1所示GmDSB1基因核苷酸序列的第1894位碱基由野生型的C变成T。4.权利要求3所述与大豆籽粒及株高发育相关的菏豆12号GmDSB1基因的等位突变基因编码的氨基酸，其特征在于：所述氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示，是SEQ ...

【专利技术属性】
技术研发人员：向凤宁，黄仕钰，王禄利，郑晓健，李朔，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：