GmSGT1基因在控制大豆结瘤中的应用制造技术

本发明专利技术公开一种GmSGT1基因在控制大豆结瘤中的应用，属于农业种植的技术领域。为了控制大豆的结瘤能力，在降低人工人本的前提下，减少根瘤的数量，解决了很难控制大豆根瘤数量的技术问题。本发明专利技术提供GmSGT1基因在大豆中超表达或者突变后获得的大豆毛状根后，接种根瘤菌后，获得的的大豆植株的结瘤数量会相应的减少或者增加，达到控制大豆根瘤数量的效果。为后续研究大豆

【技术实现步骤摘要】
GmSGT1基因在控制大豆结瘤中的应用


[0001]本专利技术属于农业种植的
，具体涉及GmSGT1基因在控制大豆结瘤中的应用。

技术介绍

[0002]大豆是重要的经济作物和油料作物，能够为人类和动物提高大量优质的植物蛋白及油脂。氮肥的施用对全球作物的高产起到了关键作用，但是目前每年农业消耗的1.09亿吨氮肥中，只有不到一半被农作物吸收。过多施用的氮肥会造成土壤养分失衡，导致土壤中钙、磷和镁等其他重要矿物质的枯竭，甚至会导致土壤酸化。过量施用的氮肥会导致一氧化二氮(N2O)的排放，这是一种导致全球变暖的强有力的温室气体。氮肥与周围环境和地下水有着密切的联系，当河流和溪流中的氮水平增加时，会导致藻类过度生长，藻类的生长、死亡和分解消耗大量氧气，导致河水中氧含量下降，造成鱼、蟹和其他水生生物的死亡。过量施用的氮肥还对人类健康构成了严重威胁，氮肥的过量施用导致叶类蔬菜和根类蔬菜中硝酸盐的积累，食用硝酸盐含量高的饮食会导致甲状腺疾病、人类各种癌症、神经管缺陷和糖尿病等疾病。由此可见缩减氮肥的施用量早已变成全世界亟需破解的难题。
[0003]豆科植物与根瘤菌能够建立共生关系，根瘤菌将大气中的N2转化为植物新陈代谢所需的铵态氮，植物向根瘤菌提供光合产物作为碳源。这种相互作用固氮过程具有重要的经济和生态效益。根瘤菌的III型分泌系统(T3SS)对于建立和调控豆科植物与根瘤菌的共生关系极为关键。解析T3SS分泌的III型效应因子在共生固氮过程中的功能，阐明根瘤菌III型效应因子调控大豆固氮的分子机制，可以为从基因工程和分子育种手段解决该问题奠定一定的理论基础。
[0004]根瘤是植物和根瘤菌互作产生的特化共生器官，根瘤菌在其中可以将大气中的氮气转化为植物可吸收利用的铵态氮，宿主植物也要为根瘤菌光合产物保证其生存繁衍。结瘤和固氮过程都高度耗能，过多的结瘤会抑制宿主的生长发育。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了控制大豆的结瘤能力，在降低人工人本的前提下，减少根瘤的数量，解决了很难控制大豆根瘤数量的技术问题。
[0006]本专利技术提供一种GmSGT1基因在抑制大豆结瘤中的应用。
[0007]进一步地限定，所述大豆结瘤是减少根瘤数目和根瘤干重。
[0008]进一步地限定，GmSGT1基因序列的登录号为Glyma.01g222400。
[0009]本专利技术提供一种培育结瘤数少的大豆植株的方法，具体的步骤如下：构建过表达GmSGT1基因的重组载体，将重组载体转入发根农杆菌中，利用发根农杆菌侵染大豆，经鉴定后获得阳性的大豆毛状根材料，然后接种根瘤菌HH103，获得结瘤数少的大豆植株。
[0010]进一步地限定，重组载体的出发载体为pSoy1。
[0011]本专利技术提供一种培育结瘤数多的大豆植株的方法，具体的步骤如下：构建突变的
GmSGT1基因的重组载体，将重组载体转入发根农杆菌中，利用发根农杆菌侵染大豆，经鉴定后获得阳性的大豆毛状根材料，然后接种根瘤菌HH103，获得结瘤数多的大豆植株。
[0012]进一步地限定，突变的GmSGT1基因的序列如SEQ ID NO.14所示。
[0013]进一步地限定，构建突变GmSGT1基因的重组载体的方法如下：构建GmSGT1基因的sgRNA序列如SEQ ID NO.12和SEQ ID NO.13所示，将sgRNA序列连接到pYLsgRNA
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AtU3b载体上，获得靶标sgRNA表达盒。
[0014]本专利技术提供一种减少大豆结瘤的方法，所述的方法如下：将大豆的GmSGT1基因进行超表达，获得该基因超表达的大豆转基因毛状根，接种根瘤菌。
[0015]本专利技术提供一种增加大豆结瘤的方法，将大豆的GmSGT1基因进行突变，获得该基因超表达的大豆转基因毛状根，接种根瘤菌。
[0016]有益效果：对过表达GmSGT1的毛状根及GmSGT1敲除转基因大豆的结瘤鉴定表明，接种根瘤菌HH103后，过表达GmSGT1毛状根的根瘤数目和根瘤干重相较于野生型受体大豆都显著降低，而GmSGT1基因敲除突变体大豆的根瘤数目和根瘤干重相较于野生型受体大豆都显著增加，GmSGT1是激活NLR蛋白介导的免疫的核心调节因子，并影响宿主免疫，从而影响大豆与根瘤菌共生的建立。通过对GmSGT1基因过表达和敲除的植物材料的结瘤鉴定，表明GmSGT1对大豆结瘤起负调控作用。为后续研究大豆
‑
根瘤菌共生体系形成提供了基础，为提高大豆与根瘤菌的共生效率提供了可能性。
附图说明
[0017]图1为大豆GmSGT1基因与部分植物基因系统进化分析；
[0018]图2为GmSGT1基因结构分析；
[0019]图3为GmSGT1基序分析；
[0020]图4为GmSGT1基因在大豆组织中的表达模式；qRT
‑
PCR检测中以GmUKN1作为内参基因使用2^(
‑
ΔCT)计算相对表达量。各组织表达量数据均为3次生物学重复的均值
±
标准差。
[0021]图5为pSoy1
‑
GmSGT1载体构建；M：Trans 2K Plus DNA marker；1:阳性对照；2:以水为模板的阴性对照；3
‑
7:单克隆菌液。
[0022]图6为超表达GmSGT1转基因根毛bar试纸条检测。
[0023]图7为GmSGT1基因转化DN50的遗传转化过程。
[0024]图8为Bar试纸条检测T0代转基因植株。
[0025]图9为D
‑
1株系的T2代植株的PCR检测；1
‑
34:T2代植株；M:2K plus DNA Marke。
[0026]图10为GmSGT1超表达和突变的材料的结瘤鉴定。
具体实施方式
[0027]东农50(Dongnong50，DN50)是黑龙江常见的品种，来自东北农业大学大豆生物学教育部重点实验室。拟南芥在23℃长日照条件恒温培养箱生长(16hr光照/8hr黑暗)。
[0028]快生型费氏中华根瘤菌HH103(源于西班牙塞维利亚大学Francisco Javier L
ó
pez
‑
Baena实验室，记载在Weidner S,Becker A,Bonilla I,et al.Genome Sequence of the Soybean Symbiont Sinorhizobium fredii HH103[J].Journal of Bacteriology,
2012,194(6):1617.)。
[0029]大肠杆菌(Escherichia coli)菌株DH5α；根癌农杆菌(Agrobacterium Tumefaciens)菌株EHA105；发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)菌株K599；快生费氏中华根瘤菌(Sino本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.GmSGT1基因在抑制大豆结瘤中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述大豆结瘤是减少根瘤数目和根瘤干重。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，GmSGT1基因序列如SEQ ID NO.1所示。4.一种培育结瘤数少的大豆植株的方法，其特征在于，具体的步骤如下：构建过表达GmSGT1基因的重组载体，将重组载体转入发根农杆菌中，利用发根农杆菌侵染大豆，经鉴定后获得阳性的大豆毛状根材料，然后接种根瘤菌HH103，获得结瘤数少的大豆植株。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，重组载体的出发载体为pSoy1。6.一种培育结瘤数多的大豆植株的方法，其特征在于，具体的步骤如下：构建突变的GmSGT1基因的重组载体，将重组载体转入发根农杆菌中，利用发根农杆菌侵染大豆，经鉴定后获得阳性的大豆毛状根材料，然...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛大伟，倪鹤嘉，刘春燕，邹佳男，王锦辉，陈庆山，胡振帮，杨明亮，齐照明，赵莹，
申请(专利权)人：东北农业大学，
类型：发明
国别省市：