L2蛋白或其编码基因在调控植物荚色中的应用制造技术

本发明专利技术涉及基因工程技术领域，尤其涉及一种L2蛋白或其编码基因在调控植物荚色中的应用。本发明专利技术针对不同大豆品种进行全转录组关联分析，得到控制大豆荚色的L2基因。本发明专利技术发现调控该基因的表达水平可以调控大豆豆荚的荚色，在其表达水平降低时，荚色会由褐色向棕黄色转变。本发明专利技术提供的L2基因为调控植物荚色提供了新的基因选择，并且为依据荚色进行植物品种选育等方面的应用提供了重要依据。种选育等方面的应用提供了重要依据。种选育等方面的应用提供了重要依据。

【技术实现步骤摘要】
L2蛋白或其编码基因在调控植物荚色中的应用


[0001]本专利技术涉及基因工程
，尤其涉及一种L2蛋白或其编码基因在调控植物荚色中的应用。

技术介绍

[0002]大豆是重要的粮油兼用作物，也是人类优质蛋白及畜牧业饲料蛋白的主要来源。作为大豆起源国，我国的大豆种质资源极为丰富。荚色是长期的驯化和选育的重要目标性状，野生大豆的豆荚一般呈现黑色，在经过长期的驯化和遗传改良后，培育的现代育成品种多为褐色和棕黄色。作为受驯化选择表型，大豆荚色是大豆品种选育过程中的重要环节，其对于提高大豆品种的产量和品质具有重要的作用。因此解析大豆荚色的遗传和调控机制对大豆新品种的选育具有重要意义。尽管有研究指出大豆荚色受到两个基因控制，并且对于这两个基因进行了命名，其中一个基因控制大豆荚色黑色到非黑的部分，另一个基因控制褐色与棕黄色的转换。但是目前这两个基因都尚未被克隆，其序列仍未明确。

技术实现思路

[0003]为了解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种L2蛋白或其编码基因在调控植物荚色中的应用。
[0004]第一方面，本专利技术提供一种L2蛋白，或其编码基因，或其编码基因的抑制因子在调控植物荚色中的应用。
[0005]本专利技术进一步提供一种L2蛋白，或其编码基因，或其编码基因的抑制因子在制备转基因植物中的应用。
[0006]本专利技术通过对大豆基因组进行关联性分析得到可以调控大豆荚色的L2基因，研究发现棕黄色荚品种中L2基因表达水平相较于褐色荚品种显著降低。同时可以预测，当将所述编码基因导入目的大豆中，或在大豆中过表达所述编码基因，也可实现调控荚色的目的，且预测将实现棕黄色荚色转变为褐色。
[0007]进一步地，通过降低L2蛋白的编码基因的表达水平，调控植物荚色，或通过经将降低L2蛋白的编码基因的表达水平的株系与其他株系杂交，培育不同荚色的转基因植物。
[0008]进一步地，所述降低L2蛋白的编码基因的表达水平包括：
[0009]利用靶向L2蛋白的编码基因的CRISPR
‑
Cas9系统进行编辑，降低L2蛋白的编码基因的表达水平，所述CRISPR
‑
Cas9系统中采用所述抑制因子，靶向L2蛋白的编码基因。
[0010]进一步地，所述L2蛋白的氨基酸序列包括如SEQ ID NO.2或SEQ ID NO.3所示的序列。
[0011]进一步地，所述L2蛋白的编码基因包括如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列。
[0012]进一步地，所述抑制因子为gRNA，包括如SEQ ID NO.4所示的同等作用核苷酸序列。
[0013]进一步地，所述植物为大豆，优选包括野生大豆或栽培大豆。
[0014]第二方面，本专利技术提供一种gRNA，gRNA核苷酸序列为：
[0015]5’‑
CTGTCATTGCGGCCCTATGTAGG
‑3’
。
[0016]本专利技术进一步提供一种生物材料，所述生物材料包括所述的gRNA；所述生物材料为表达盒、载体或转基因细胞中的一种或多种。
[0017]本专利技术具备如下有益效果：
[0018]本专利技术通过对大豆转录组进行关联性分析得到了和大豆荚色相关的L2基因，以及相应的编码基因序列和氨基酸序列，通过对该基因进行不同形式的弱化，降低其表达水平，可以有效调控植物荚色，可用于不同荚色的转基因植物的制备，为依据荚色进行植物品种选育等应用提供了重要依据。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是本专利技术实施例1提供的转录组关联分析结果。
[0021]图2是本专利技术实施例1提供的L2基因在棕黄色荚品种和褐色荚品种中表达水平的对比示意图。
[0022]图3是本专利技术实施例2提供的L2基因的两个基因编辑事件。
[0023]图4是本专利技术实施例2提供的野生型(褐色)和两个基因编辑材料(棕黄色)的荚色表型。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0026]下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0027]实施例1
[0028]本实施例提供大豆荚色L2基因的全转录组关联分析鉴定结果，具体包括如下流程：
[0029]本专利技术通过对大豆栽培品种的荚色(褐色与棕黄色)转录组进行关联性分析，发现L2唯一候选基因(图1)。
[0030]具体针对基因组所有基因的表达量同表型多样性(褐色与棕黄色)进行关联分析，流程如下：
[0031]1、材料
[0032]国家大豆种质资源库中选取343个栽培大豆品种，其中褐色荚275份，棕黄色68份。
[0033]2、转录组测序获取表达量
[0034]343个栽培大豆品种，幼苗展开第二片复叶时，取子叶节(不含)以上部分，每个品种取三株，混样提取RNA，进行双末端150bp测序。每个品种测序量不低于6Gb。将测序片段比对到参考基因组Glycine max Wm82.a2.v1(Soybase，https://www.soybase.org)上，获取每个注释基因的表达量，并进行均一化处理，使不同品种间表达量具有可比性。
[0035]3、转录组关联分析
[0036]采用混合线性模型，对每个基因的均一化表达量同荚色表型进行关联分析。其中，采用基因表达量主成分分析的前三个主成分进行群体结构控制。获取的每个基因关联显著性p值，采用Bonferroni多重校正(α＝0.05)，即阈值为0.05/分析中基因数。
[0037]4、候选基因
[0038]转录组关联分析获得了唯一关联基因(图1)，该基因在棕黄色荚品种的表达量相较于褐色荚品种显著降低(图2)，此基因在参考基因组Wm82.a2.v1的编号为Glyma.03G005700，基因序列如SEQ ID NO.1所示，其编码氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。Wm82为棕黄色荚，此基因型为棕黄色荚型(或突变型)。野生大豆参考基因组版本Glycine soja W05.a1.v1，W05的L2基因为野生型(Qi et al.,2014；Xie et al.,2019)，基因编号为Glysoja.03G005682。其编码氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种L2蛋白，或其编码基因，或其编码基因的抑制因子在调控植物荚色中的应用。2.一种L2蛋白，或其编码基因，或其编码基因的抑制因子在制备转基因植物中的应用。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，通过降低L2蛋白的编码基因的表达水平，调控植物荚色，或通过经将降低L2蛋白的编码基因的表达水平的株系与其他株系杂交，培育不同荚色的转基因植物。4.根据权利要求所述的应用，其特征在于，所述降低L2蛋白的编码基因的表达水平包括：利用靶向L2蛋白的编码基因的CRISPR
‑
Cas9系统进行编辑，降低L2蛋白的编码基因的表达水平，所述CRISPR
‑
Cas9系统中采用所述抑制因子，靶向L2蛋白的编码基因。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的应用，所述L2蛋白的氨基酸序列包括如S...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱丽娟，李英慧，李德林，
申请(专利权)人：中国农业科学院作物科学研究所，
类型：发明
国别省市：