一种调控谷子锈病抗性的SiPK6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SiPK6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SiPK6，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SiPK6基因的株系与野生型株系相比，接种谷锈病菌后第14天，SiPK6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SiPK6参与了谷子的抗锈病过程。因此，SiPK6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作用，应用前景广阔。应用前景广阔。应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种调控谷子锈病抗性的SiPK6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SiPK6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]凝集素类受体蛋白激酶(Lectin receptor
‑
like kinases，LecRLKs)，是类受体激酶(Receptor
‑
like kinases，RLKs)的一个家族，主要包括胞外凝集素lectin结构域、跨膜结构域和胞内激酶结构域，通过胞外凝集素区域与外界信号分子的识别与结合、胞内激酶结构域进行信号的传递，在植物生长发育和对生物和非生物胁迫响应中发挥重要作用。LecRLKs根据胞外凝集素结构域差异分为三类：L、G和C型，其中L型是凝集素类受体激酶中的一个大家族，参与植物的抗病反应。目前已报道16个L型凝集素类受体激酶参与了植物抗病，其中拟南芥中11个。例如，拟南芥中的LecRK
‑
V.5负调控气孔介导的免疫反应，基因突变后，植物会增加对丁香假单胞菌Pst DC3000的抗性，而降低对疫霉菌的抗性；过表达该基因会使植物易感染Pst DC3000。LecRK
‑
V1.2参与抗丁香假单胞杆菌和胡萝卜软腐果胶杆菌，其表达受病原菌的诱导。小麦中LecRK
‑
V的表达在白粉病菌Bgt接种后迅速上调，转入该基因的易感品种可显著提高其在苗期和成熟期的白粉病抗性，并且苗期转基因植株高抗多种Bgt分离株，表明LecRK
‑
V对白粉病具有广谱抗性；并且其在大麦中的同源基因Rphq2和Rphq22也参与了抗叶锈病反应。因此，L型凝集素类受体激酶广泛参与植物的抗病反应。目前，谷子中L型凝集素类受体激酶尚未有报道。

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SiPK6基因及其应用。本专利技术从谷子中分离和克隆到SiPK6基因，编码L型凝集素类受体激酶，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，SiPK6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SiPK6基因，所述SiPK6基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0008]进一步的，所述SiPK6基因的CDS核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示；其编码产生的SiPK6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SiPK6基因在提高谷子抗谷子锈病中的应用。
[0010]进一步的，将含有SiPK6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SiPK6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]PK6
‑
F：5
’‑
ATGCCTCTCGAGCTTCTCC
‑3’
；
[0014]PK6
‑
R：5
’‑
CCTTCCTCCAGAGAGATCAG
‑3’
。
[0015]进一步的，过表达SiPK6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SiPK6基因的株系与野生型株系相比，籽粒大小没有明显变化。
[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SiPK6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SiPK6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。SiPK6基因属于植物凝集素类受体蛋白激酶家族基因。鉴于SiPK6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SiPK6两端的酶切位点分别为KpnⅠ和SpeⅠ。
[0020]图2A为克隆得到目的基因SiPK6的示意图，大小为2016bp；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︰︰SiPK6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︰︰SiPK6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、5C分别为转基因株系Ubi︰︰SiPK6与野生型Ci846粒长、粒宽、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：SiPK6转基因株系的获得
[0026]一、谷子SiPK6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
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next.jgi.doe.gov/info/Sitalica_v2_2)找到基因SiPK6。SiPK6基因序列全长为2322bp(序列如SEQ ID NO.1所示)，CDS序列为2016bp(序列如SEQ IDNO.2所示)，其编码产生的SiPK6蛋白的序列如SE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SiPK6基因，其特征在于，所述SiPK6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SiPK6基因，其特征在于，所述SiPK6基因的CDS核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示；其编码产生的PK6蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。3.权利要求1所述的SiPK6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SiPK6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SiPK6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.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：白辉，李志勇，刘佳，邹晓悦，马继芳，董志平，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：