与大豆花发育相关的菏豆12号GmDFB1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花发育相关的菏豆12号GmDFB1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两个所述GmDFB1基因的突变基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.2和SEQ ID NO.5所示。本发明专利技术还公开了所述GmDFB1基因在调控大豆花发育机理研究和在改良大豆花型实现大豆杂种优势利用中的应用，以及所述GmDFB1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花发育相关的基因提供更多的理论依据，可以为大豆花发育机理研究提供新的思路，对改良大豆花型，以期快速实现大豆杂种优势利用，或培育改良大豆品种提供了新的手段。提供了新的手段。提供了新的手段。

【技术实现步骤摘要】
与大豆花发育相关的菏豆12号GmDFB1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花发育相关的菏豆12号GmDFB1基因及其突变体与应用。

技术介绍

[0002]大豆(Glycine max(L.)Merr)是世界重要的粮油兼用作物，也是人类最主要的植物蛋白来源。中国栽培及食用大豆已有数千年的历史，但受种植面积、单产水平等因素的限制，目前大豆总产量较低。据最新统计数据显示，中国大豆产量仅占世界总产量的5％左右，为满足国内市场需求，中国80％以上的大豆依赖进口，因此提高大豆产量对满足我国内需,稳定经济具有重要意义。然而，中国耕地面积有限，依靠扩大种植面积来增加大豆产量、缓解进口压力的成本过高且可能性较小，故还需努力提高大豆单产。20世纪80年代我国才展开大豆杂种优势利用研究，历经多年的探索与努力，2002年Sun等成功培育出世界上第一个大豆杂交种“杂交豆1号”。该品种相较于对照品种可以增产20％以上，其选育标志我国大豆杂种优势利用取得了突破性进展。目前，我国已培育出一大批可应用于商业生产的、性状优良的杂交大豆品种。
[0003]生殖过程是高等植物生活史中最重要的一个阶段，也是农业生产获得产品，提高产量的关键时期，因此和植物生殖密切相关的花器官的发育一直是植物学家的研究重点之一。利用花发育相关基因在不同花器官中特异表达的特点，将其应用于不同植物的遗传操作中，以改造植物的园艺性状，如改变观赏花卉的花型、花色、花期等，对于经济作物还可以缩短世代，减少耕作时间，提高产量。所以，研究花发育相关的基因对研究花器官的形成和发育具有重要作用，对农业生产也有相当大的理论意义和实际应用前景。
[0004]大豆花多，花器较小，花粉粘重，花朵开放时翼瓣和龙骨瓣紧紧包住雄蕊和柱头，花药和柱头不外露等花结构特点造成大豆异花传粉非常困难，也使大豆杂种优势很难利用，如果能定向改变大豆的花器官结构，使之更利于吸引传粉昆虫或有利手风媒传粉，这将大大降低不育系繁殖或杂交制种的成本，有助于大豆杂交种应用于大面积生产。Feng等通过对LjCYC2的遗传操作，在豆科模式植物百脉根(Lotusjaponicus)中实现了对花瓣的改造，可以预期，随着鉴别并克隆更多的调控花型发育基因，完全有可能在大豆等作物中定向地改造花器形态。对大豆这样的严格自花授粉作物而言，进行基因操作为基础的分子设计，或许可以实现其传粉方式的改变。
[0005]目前，虽然有一些关于大豆不育突变体的报道，但是有关其花发育的研究还相对滞后。因此分离并定位大豆花发育突变体，对大豆品种改良具有重要的意义。申请人通过EMS诱导获得两个花发育异常的等位突变体，并且通过图位克隆及BSA测序技术定位到目的基因是菏豆12号GmDFB1基因，检索发现该基因的拟南芥同源基因AtRST1(AT3G27670)曾被报道与脂质合成相关，但是关于菏豆12号GmDFB1基因调控大豆花发育的分子机理，并利用该基因改良大豆花型，以期实现在大豆杂种优势利用中的应用还未见报道。

技术实现思路

[0006]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花发育相关的菏豆12号GmDFB1基因及其突变体与应用。
[0007]本专利技术所述与大豆花发育相关的菏豆12号GmDFB1基因，其特征在于：所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0008]上述与大豆花发育相关的菏豆12号GmDFB1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。
[0009]本专利技术提供了一种与大豆花发育相关的菏豆12号GmDFB1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GmDFB1基因核苷酸序列的第九外显子的第3886位碱基由野生型的G变成A。
[0010]上述与大豆花发育相关的菏豆12号GmDFB1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所示的氨基酸序列截断；植株性状表现不育，无花瓣，该突变体命名为Gmdfb1
‑
1。
[0011]本专利技术还提供了一种与大豆花发育相关的菏豆12号GmDFB1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.5所示；其突变表现为SEQ ID NO.1所示GmDFB1基因核苷酸序列的第九外显子的第4804位碱基由野生型的G变成A。
[0012]上述与大豆花发育相关的菏豆12号GmDFB1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.6所示，是SEQ ID No.3所示的氨基酸序列截断；植株性状表现不育，无花瓣，该突变体命名为Gmdfb1
‑
2。
[0013]申请人使用Gmdfb1
‑
1(同line可育植株)与williams82杂交产生的F2代进行图位克隆并结合BSA测序，得到了GmDFB1基因，并通过等位系验证确定了该基因的准确性。实验证实：GmDFB1基因具有调控大豆花发育的功能，此为首次发现的GmDFB1基因的新功能。同时相比于野生型菏豆12号，GmDFB1基因的突变体及等位突变体出现了无花瓣，雌雄蕊畸形，不育等缺陷，该现象对植物花发育机理的研究有重要意义。
[0014]本专利技术所述与花发育相关的菏豆12号GmDFB1基因在植物花发育机理研究中的应用，其中所述植物优选是大豆。
[0015]本专利技术所述与花发育相关的菏豆12号GmDFB1基因在改良大豆花型实现大豆杂种优势利用中的应用。
[0016]本专利技术所述与大豆花发育相关的菏豆12号GmDFB1基因的突变基因在培育改良大豆品种中的应用。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：通过EMS诱变得到可稳定遗传突变体Gmdfb1
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1或Gmdfb1
‑
2，发现所述与花发育相关的菏豆12号GmDFB1基因的突变导致菏豆12花发育异常。本专利技术为发掘大豆花发育相关的基因提供更多的理论依据，可以为大豆花发育机理研究提供新的思路，对改良大豆花型，以期快速实现大豆杂种优势利用，或培育改良大豆品种提供了新的手段，本专利技术的技术方案具有广阔的应用前景和很高的应用价值。
附图说明
[0018]图1：野生型(左)和Gmdfb1
‑
1突变体(右)的花形态及花解剖结构照片。
[0019]其中：A.菏豆12花形态结构(左)，Gmdfb1
‑
1花形态结构(右)；B.菏豆12花解剖结
构；C.Gmdfb1
‑
1花解剖结构。
[0020]图2：Gmdfb1
‑
1突变体图位克隆粗定位区间。
[0021]图3：BSA测序ED关联曼哈顿图。
[0022]图4：Gmdfb1
‑
1突变体的突变位点示意图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种与大豆花发育相关的菏豆12号GmDFB1基因，其特征在于：所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.权利要求1所述与大豆花发育相关的菏豆12号GmDFB1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。3.一种与大豆花发育相关的菏豆12号GmDFB1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GmDFB1基因核苷酸序列的第九外显子的第3886位碱基由野生型的G变成A。4.权利要求3所述与大豆花发育相关的菏豆12号GmDFB1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所示的氨基酸序列截断；植株性状表现不育，无花瓣，该突变体命名为Gmdfb1
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1。5.一种与大豆花发育相关的菏豆12号GmDFB1基因的突变基因，其特征在于：所述...

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