组蛋白去甲基化酶SlJMJ10及其编码基因和在调控番茄果实大小中的应用制造技术

本发明专利技术公开了组蛋白去甲基化酶SlJMJ10及其编码基因和在调控番茄果实大小中的应用。SlJMJ10基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明专利技术首次鉴定了番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10基因的功能，该基因在番茄多个组织器官中均有表达，且在番茄果实中特异性高表达，与果实膨大正相关。SlJMJ10定位于细胞核，将该基因在番茄中过表达，促进番茄果实膨大。进一步利用CRISPR

【技术实现步骤摘要】
组蛋白去甲基化酶SlJMJ10及其编码基因和在调控番茄果实大小中的应用

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[0001]本专利技术属于生物
，具体涉及组蛋白去甲基化酶SlJMJ10及其编码基因和在调控番茄果实大小中的应用。

技术介绍
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[0002]番茄(Solanum lycopersicum)是茄科、番茄属一年生或多年生草本植物，原产于南美洲，种质资源丰富，是目前在世界范围内广泛栽培的重要的蔬菜之一。食用中活性物质有助于人类健康并降低癌症的发生率，因此提高番茄产量、改良番茄品质是科研人员重要的研究目标。果实大小直接影响番茄的产量，也是番茄品种选育中考量的重要指标。目前研究人员发现了许多调控果实大小特性的数量性状位点，大量调控果实大小的基因被发现和验证。然而，表观调控因子及其介导的调控网络在果实大小调控中的作用仍不明确。
[0003]果实大小主要受遗传因素和环境因素两方面调控，温度、光照、水分、肥料等都会影响番茄果实的大小，果实大小的不同主要在于果实细胞数量、细胞大小和心室数目的不同。FW11.3、CDF4在果实发育时期通过促进细胞膨大而提高果实大小；FW2.2和FW3.2通过控制果实发育时期的细胞分裂，通过增加果实细胞数量来改变果实大小；另外fasciated(fas)和locule number(lc)可以增加番茄果实的心室数量，并引起果实重量增加，此外，FAB和FIN也被报道可以调控番茄的心室数量(Xu等，2015)。组蛋白去甲基化酶可通过改变染色质状态进而影响基因表达调控从而也可能参与到果实大小相关基因的表达调控，最终调控果实大小，但是目前组蛋白去甲基化酶参与果实大小的调控并不清楚。
[0004]番茄是双子叶模式植物和重要的经济作物，其生长发育过程能够直接影响其最终的产量和品质。因此，从番茄中发掘研究可以调控番茄果实大小的基因具有重要的意义。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的目的是提供一种调控番茄果实大小的番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10及其编码基因和应用。
[0006]本专利技术的第一个目的是提供一种番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10，所述番茄组蛋白去甲基化酶蛋白SlJMJ10的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；或如SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个氨基酸，但蛋白活性相同。
[0007]本专利技术的第二个目的是提供一种编码上述番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的SlJMJ10基因，优选，所述SlJMJ10基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；或为如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个核苷酸，且能编码相同功能蛋白的核苷酸序列。
[0008]本专利技术的第三个目的是提供上述的番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10、上述SlJMJ10基因在调控番茄果实大小或番茄遗传育种中的应用。
[0009]本专利技术的第四个目的是提供调控番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10活性的物质或调
控番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10含量的物质在A1)
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A4)任一种中的应用：
[0010]A1)调控植物果实的产量；
[0011]A2)培育果实产量增加植物；
[0012]A3)促进植物果实生长；
[0013]A4)制备促进果实生长或果实产量的产品。
[0014]优选，所述受体植物为双子叶植物、单子叶植物，如茄科植物，进一步优选是番茄。
[0015]优选，所述调控番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10活性或含量的物质为下述B1)至B9)中的任一种：
[0016]B1)编码所述番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的核酸分子；
[0017]B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；
[0018]B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体或含有B2)所述表达盒的重组载体；
[0019]B4)含有B1)所述核酸分子的重组微生物、含有B2)所述表达盒的重组微生物或含有B3)所述重组载体的重组微生物；
[0020]B5)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系或含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系；
[0021]B6)含有B1)所述核酸分子的转基因植物组织或含有B2)所述表达盒的转基因植物组织；
[0022]B7)含有B1)所述核酸分子的转基因植物器官或含有B2)所述表达盒的转基因植物器官；
[0023]B8)抑制番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的编码基因表达的核酸分子；
[0024]B9)含有B8)所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物或转基因植物细胞系。
[0025]本专利技术的第五个目的是提供一种提高植物果实大小的方法，包括：提高受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的活性、提高受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的含量、促进受体植物中番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的编码基因的表达，得到与所述受体植物相比果实增大和/或重量增加的目的植物，实现果实产量的提高。
[0026]优选，具体步骤包括：将SlJMJ10基因连接至pBI
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GFP载体，获得pBI
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SlJMJ10
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GFP重组载体，将所述pBI
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SlJMJ10
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GFP重组载体转化入农杆菌中，通过农杆菌介导的番茄外植体转化方法获得过表达SlJMJ10基因的番茄植株。
[0027]本专利技术的第六个目的是提供一种降低植物果实大小的方法，包括敲除植物果实中SlJMJ10基因、抑制SlJMJ10基因或蛋白的表达，得到与所述受体植物相比果实变小和/或重量减少的目的植物，实现果实产量的减少。
[0028]优选，在SlJMJ10基因序列的外显子处设计sgRNA，连接至pPTG
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sgRNA
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Cas9
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AtU6
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1载体，构建pPTG
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SlJMJ10重组载体，将所述pPTG
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SlJMJ10重组载体转化入农杆菌中，通过农杆菌介导的番茄外植体转化方法获得敲除SlJMJ10基因的番茄植株。
[0029]本专利技术具有如下有益效果：
[0030]本专利技术首次公开了番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10基因的核苷酸、编码氨基酸序列，研究了其在调控果实大小中的作用。并采用转基因的方法在番茄中过表达和敲除SlJMJ10基因，研究了SlJMJ10基因对果实大小的影响及其调控机制。
[0031]本专利技术首次验证番茄SlJMJ10基因功能，该基因在番茄多个组织器官中均有表达
(图1)，参与调控番茄果实大小。亚细胞定位分析表明该基因定位于细胞核。将该基因在番茄果实中过表达，发现其促进果实膨大。进一步利用CRISPR
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Cas9技术将该基因敲除，发现其抑制果实膨大。本专利技术揭示了番茄SlJMJ10在调控果实大小方面的功能特征，为进一步理解组蛋白本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10，其特征在于：所述番茄组蛋白去甲基化酶蛋白SlJMJ10的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示；或如SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个氨基酸，但蛋白活性相同的氨基酸序列。2.一种编码权利要求1所述的番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的SlJMJ10基因，或所述SlJMJ10基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；或为如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个核苷酸，且能编码相同功能蛋白的核苷酸序列。3.权利要求1所述的番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10、权利要求2所述的SlJMJ10基因在调控番茄果实大小或番茄遗传育种中的应用。4.调控番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10活性的物质或调控番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10含量的物质在A1)
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A4)任一种中的应用：A1)调控植物果实的产量；A2)培育果实产量增加植物；A3)促进植物果实生长；A4)制备促进果实生长或果实产量的产品。5.根据权利要求4中所述的应用，其特征在于：所述受体植物为双子叶植物、单子叶植物、茄科植物或番茄任意一种。6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述调控番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10活性或含量的物质为下述B1)至B9)中的任一种：B1)编码所述番茄组蛋白去甲基化酶SlJMJ10的核酸分子；B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体或含有B2)所述表达盒的重组载体；B4)含有B1)所述核酸分子的重组微生物、含有B2)所述表达盒的重组微生物或含有B3)所述重组载体的重组微生物；B5)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系或含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系；B6)含有B1)所述核酸分子的转基因植物组织或含有B2)所述表达盒的转基因植物组织；B7)含有B1...

【专利技术属性】
技术研发人员：段学武，曾睛，蒋国祥，李志伟，梁韩枝，蒋跃明，
申请(专利权)人：中国科学院华南植物园，
类型：发明
国别省市：