GSK3家族同源基因在调控番茄果实形状中的应用制造技术

本发明专利技术属于基因编辑技术领域，具体涉及GSK3家族同源基因在调控番茄果实形状中的应用。所述GSK3家族同源基因为SlGSK4、SlGSK6和SlGSK8基因。本发明专利技术分别设计了该三个基因的靶点，并构建含有这些靶点的表达盒和重组表达载体，将重组表达载体转入农杆菌培养，挑选出阳性克隆侵染番茄子叶外植体，经诱导生芽、生根培养、提取DNA进行编辑鉴定和移栽、观察和统计分析纯合突变体的表型等步骤，发现单突变体的果实形状基本不变，三突变体果实形状显著变长。说明SlGSK4、SlGSK6、SlGSK8三个基因同时突变时能显著调控番茄果实形状，为番茄果实形状改良提供了新的基因资源和方法。改良提供了新的基因资源和方法。改良提供了新的基因资源和方法。

【技术实现步骤摘要】
GSK3家族同源基因在调控番茄果实形状中的应用


[0001]本专利技术属于基因编辑
，具体涉及GSK3基因家族中SlGSK4、SlGSK6、SlGSK8三个基因同时突变在调控番茄果实形状中的应用。

技术介绍

[0002]番茄原产自南美洲，既可以作为蔬菜也可以作为水果。因其营养丰富，品种多样，产量高，产值大，深受生产者和消费者的喜爱。同时，番茄也是研究肉质果实生长发育的模式植物。
[0003]在植物中，糖原合成酶激酶3(GLYCOGEN SYNTHASE KINASE 3，GSK3)是广泛存在且具有重要功能的一类基因家族。现阶段关于GSK3在番茄生长发育过程中发挥的研究较少，尤其是番茄果实最终形状决定的研究。从基因出发，利用基因工程手段来调控番茄果实形状，最终得到满足消费者的喜好、适合不同距离运输的番茄果形，已成为番茄遗传改良的一项重要内容。

技术实现思路

[0004]本专利技术通过基因编辑技术，将GSK3基因家族中同源基因SlGSK4基因、SlGSK6基因、SlGSK8基因进行任一种或三种同时敲除，结果发现与野生型番茄相比，基因功能丧失的单突变体番茄果实形状基本不变，基因功能丧失的三突变体的果实形状显著变长，说明SlGSK4基因、SlGSK6基因、SlGSK8基因三个同时突变时对番茄果实的形状具有明显的调控作用。
[0005]本专利技术的目的之一在于提供GSK3基因家族中同源基因SlGSK4基因、SlGSK6基因、SlGSK8基因在调控番茄果实形状中的应用，所述SlGSK4基因、SlGSK6基因和SlGSK8基因同时突变时可以调控番茄果实的形状；所述SlGSK4基因编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID No.5所示，所述SlGSK6基因编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID No.10所示；所述SlGSK8基因编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID No.15所示。
[0006]优选的，所述SlGSK4基因选自P1～P3中任意一种，所述SlGSK6基因选自Q1～Q3中任意一种，所述SlGSK8基因选自R1～R3中任意一种；
[0007]P1、核苷酸序列如SEQ ID No.3所示的序列或与其互补的序列；
[0008]P2、核苷酸序列如SEQ ID No.4所示的序列或与其互补的序列；
[0009]P3、包含P1或P2中核苷酸序列的序列；
[0010]Q1、核苷酸序列如SEQ ID No.8所示的序列或与其互补的序列；
[0011]Q2、核苷酸序列如SEQ ID No.9所示的序列或与其互补的序列；
[0012]Q3、包含Q1或Q2中核苷酸序列的序列；
[0013]R1、核苷酸序列如SEQ ID No.13所示的序列或与其互补的序列；
[0014]R2、核苷酸序列如SEQ ID No.14所示的序列或与其互补的序列；
[0015]R3、包含R1或R2中核苷酸序列的序列。
[0016]优选的，所述SlGSK4基因的起始密码子上游序列如SEQ ID No.1所示，或/和所述SlGSK6基因的起始密码子上游序列如SEQ ID No.6所示，或/和所述SlGSK8基因的起始密码子上游序列如SEQ ID No.11所示。
[0017]优选的，所述SlGSK4基因的终止密码子下游序列如SEQ ID No.2所示，或/和所述SlGSK6基因的终止密码子下游序列如SEQ ID No.7所示，或/和所述SlGSK8基因的终止密码子下游序列如SEQ ID No.12所示。
[0018]本专利技术的目的之二在于提供一种重组表达载体用于番茄果实形状的调控，所述重组表达载体含有所述SlGSK4基因的靶点序列SEQ ID No.16和SEQ ID No.17，或所述重组表达载体含有所述SlGSK6基因的靶点序列SEQ ID No.18和SEQ ID No.19，或所述重组表达载体含有所述SlGSK8基因的靶点序列SEQ ID No.20和SEQ ID No.21。
[0019]优选的，所述重组表达载体的构建方法包括分别将所述SlGSK4基因、SlGSK6基因和SlGSK8基因的靶点序列进行扩增，并将扩增得到的片段各自单独连接至pTX041双元载体，得到分别含有所述SlGSK4基因、SlGSK6基因和SlGSK8基因的靶点序列的重组表达载体。
[0020]本专利技术的目的之三在于提供一种表达盒用于番茄果实形状的调控，所述表达盒含有所述SlGSK4基因的靶点序列SEQ ID No.16和SEQ ID No.17，或所述表达盒含有所述SlGSK6基因的靶点序列SEQ ID No.18和SEQ ID No.19，或所述表达盒含有所述SlGSK8基因的靶点序列SEQ ID No.20和SEQ ID No.21。
[0021]本专利技术的目的之四在于提供一种工程菌用于调控番茄果实形状，所述工程菌含有所述SlGSK4基因的靶点序列SEQ ID No.16和SEQ ID No.17，或所述工程菌含有所述SlGSK6基因的靶点序列SEQ ID No.18和SEQ ID No.19，或所述工程菌含有所述SlGSK8基因的靶点序列SEQ ID No.20和SEQ ID No.21。
[0022]优选的，所述工程菌的构建方法包括将含有如SEQ ID No.16和SEQ ID No.17所示的序列、如SEQ ID No.18和SEQ ID No.19所示的序列以及如SEQ ID No.20和SEQ IDNo.21所示的序列的载体分别单独转入农杆菌的步骤。所述农杆菌优选根癌农杆菌，例如GV3101根癌农杆菌。
[0023]本专利技术的目的之五在于提供一种调控番茄果实形状的方法，所述方法包括同时敲除SlGSK4基因、SlGSK6基因和SlGSK8基因的步骤。
[0024]优选的，所述调控番茄果实形状的方法还包括构建重组表达载体和采用农杆菌介导法形成转基因番茄植株的步骤。
[0025]本专利技术的技术方案具有如下有益效果：本专利技术利用基因编辑技术，将GSK3基因家族中的同源基因SlGSK4、SlGSK6和SlGSK8三个基因同时进行敲除，将培养得到的阳性克隆侵染番茄子叶外植体，发现培育出的三突变体番茄的果实的形状与野生型番茄相比，表现出显著的果实形状整体的变化和果实形状指数(纵径与横径的比值)变大。这说明SlGSK4、SlGSK6、SlGSK8三个基因同时突变时在番茄果实形状形成过程中具有显著的调控作用。因此，本专利技术为番茄果实形状改良提供了新的基因资源和方法，该方法在番茄果实形状改良方面具有较好的应用前景。
附图说明
[0026]图1为SlGSK4、SlGSK6、SlGSK8基因的靶点及突变体基因型鉴定结果示意图；
[0027]图2为野生型番茄、SlGSK4、SlGSK6、SlGSK8基因单突变体和三突变体番茄果实的表型图；
[0028]图3为野生型番茄、SlGSK4基因单突变体番茄、SlGSK6基因单突变体番茄、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.GSK3家族同源基因在调控番茄果实形状中的应用，其特征在于，所述GSK3家族同源基因为SlGSK4基因、SlGSK6基因和SlGSK8基因，所述SlGSK4基因、SlGSK6基因和SlGSK8基因同时突变时可以调控番茄果实的形状；所述SlGSK4基因编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID No.5所示，所述SlGSK6基因编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID No.10所示；所述SlGSK8基因编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID No.15所示。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述SlGSK4基因选自P1～P3中任意一种，所述SlGSK6基因选自Q1～Q3中任意一种，所述SlGSK8基因选自R1～R3中任意一种；P1、核苷酸序列如SEQ ID No.3所示的序列或与其互补的序列；P2、核苷酸序列如SEQ ID No.4所示的序列或与其互补的序列；P3、包含P1或P2中核苷酸序列的序列；Q1、核苷酸序列如SEQ ID No.8所示的序列或与其互补的序列；Q2、核苷酸序列如SEQ ID No.9所示的序列或与其互补的序列；Q3、包含Q1或Q2中核苷酸序列的序列；R1、核苷酸序列如SEQ ID No.13所示的序列或与其互补的序列；R2、核苷酸序列如SEQ ID No.14所示的序列或与其互补的序列；R3、包含R1或R2中核苷酸序列的序列。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述SlGSK4基因的起始密码子上游序列如SEQ ID No.1所示，或/和所述SlGSK6基因的起始密码子上游序列如SEQ ID No.6所示，或/和所述SlGSK8基因的起始密码子上游序列如SEQ ID No.11所示。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述SlGSK4基因的终止密码子下游序列如SEQ ID No.2所示，或/和所述SlGSK6基因...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊红，艾国，黄蓉，叶志彪，郑伟，王涛涛，叶杰，陈春蕊，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：