调控植物开花和成熟时间的方法及其生物材料与应用技术

本发明专利技术涉及基因工程和植物育种技术领域，尤其涉及一种调控植物开花和成熟时间的方法及其生物材料与应用，通过对植物中qFT13

【技术实现步骤摘要】
调控植物开花和成熟时间的方法及其生物材料与应用


[0001]本专利技术涉及基因工程和植物育种
，尤其涉及一种调控植物开花和成熟时间的方法及其生物材料与应用。

技术介绍

[0002]大豆不仅是植物油脂和蛋白的重要来源，其作为一种重要的豆科模式植物，在科学研究中具有广泛应用。但是，大豆作为典型的短日作物，对光周期反应敏感，致使其生态适应范围十分狭窄，严重限制了大豆品种的引进、培育和大范围种植推广。
[0003]开花时间的光周期反应是影响大豆区域适应性和产量的一个最重要的因素(Lin et al.,2021)。目前，通过正向遗传学鉴定到调控大豆开花时间和成熟期以适应不同光周期生态环境的重要位点/基因有E1
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E11和J，以及Tof11/GmPRR3a、Tof12/GmPRR3b和qDTF
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J/GmFT5a(Cober et al.,2010；Cober and Voldeng,2001；Elroyr,2011；Kong et al.,2010；Li et al.,2020；Lin et al.,2021；Liu et al.,2008；Lu et al.,2020；Lu et al.,2017；Samanfar et al.,2017；Takeshima et al.,2016；Wang et al.,2019；Wang et al.,2020；Watanabe et al.,2009；Watanabe et al.,2011；Xia et al.,2012；Yue et al.,2017；Zhai et al.,2014；Zhao et al.,2016)。其中位点E1、E2、E3、E4、E7、E8、E10、Tof11、Tof12抑制开花，而E6、E9、E11、J和qDTF
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J促进开花。
[0004]高产和早熟作为作物中长久以来一对矛盾的存在，造成培育既高产同时又早熟的品种具有很大的挑战。在水稻中，通过对基因OsNRT1.1A/OsNPF6.3(Wang et al.,2018)、Early flowering
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completely dominant(Ef
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cd)(Fang et al.,2019)、OsDREB1C(Wang et al.,2023；Wei et al.,2022)、OsNF
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YB4(Peng et al.,2023)的遗传改良，已经同时实现作物产量提高以及开花期和成熟期缩短。但是，在大豆中还未见此类基因的报道。
[0005]已有的大豆开花基因相关报道促进了我们对开花网络调控的初步认识，部分解释了大豆向长日照的北方和东北以及向短日照的南方扩张的分子基础。我国的大豆种质资源在长期的驯化和选育过程中，在开花期和成熟期富集了广泛的遗传变异以适应不同地区的光照变化。对大豆光周期反应遗传物质的进一步深入研究，特别是对早熟高产基因的挖掘，有助于为引种推广及新品种培育等提供理论依据。
[0006]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]为了实现本专利技术目的，本专利技术的技术方案如下：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种调控植物开花和成熟时间的方法，包括如下步骤：调节植物中qFT13
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3基因活性。
[0009]本专利技术发现，植物中qFT13
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3基因的活性直接影响植物开花和成熟时间。具体的，当qFT13
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3基因高表达时，植株开花和成熟时间延迟；而当qFT13
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3基因低表达时，植株开花和成熟时间提前。且本专利技术在特定种类的植物如大豆中发现：qFT13
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3基因活性降低在缩短
植物开花和成熟时间的同时，不会导致农作物植物的产量相关性状降低，这在农作物植物开花和成熟的调控中具有明显优势。
[0010]本专利技术调节植物中qFT13
‑
3基因活性的方式优选包括如下所列方式中的至少一种：
[0011](1)敲除qFT13
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3基因；
[0012](2)沉默qFT13
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3基因；
[0013](3)降低qFT13
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3基因表达；
[0014](4)导入qFT13
‑
3基因；
[0015](5)提升qFT13
‑
3基因表达。
[0016]其中，方式(1)、(2)和(3)能促进植株提前开花和成熟，而方式(4)和(5)能延迟植株开花和成熟；且(1)、(2)和(3)中所述调节不会导致产量相关性状降低。
[0017]本专利技术中，qFT13
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3基因来源于大豆。但本专利技术所述植物并不局限于大豆，其他可稳定表达qFT13
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3基因的植物(如转基因培育获得的农作物植株)，通过调节qFT13
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3基因的表达，实现对开花和成熟时间的调控，且不会导致减产的方案，均在本专利技术的保护范围内。
[0018]在本专利技术优选的实施方式中，所述植物为大豆。
[0019]大豆中qFT13
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3基因活性的变化在影响植物开花和成熟时间的同时，不会导致农作物植物的产量降低，这在农作物植物开花和成熟的调控中具有明显优势。
[0020]尤其是，本专利技术在采用敲除qFT13
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3基因、沉默qFT13
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3基因、降低qFT13
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3基因表达等方式促使大豆的开花和成熟提前时，大豆产量不仅没有降低，还在一定程度上实现了增产。这一技术效果在现有已报道的同源基因中为首次发现，并且该功能在现有已知具有开花调控功能的基因中也较为少见，是育种中迫切需要的基于生物材料的调控方法。
[0021]在本专利技术更具体的优选实施方案中，qFT13
‑
3基因的参考基因组版本为Glycine max Wm82.a2.v1，其表达后的蛋白氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
[0022]进一步优选的，所述qFT13
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3基因的核苷酸序列包括SEQ ID NO.1和/或SEQ ID NO.1的互补序列。
[0023]第二方面，本专利技术提供了一种培育开花和成熟时间发生变异的植物品种的方法，包括如下步骤：调节植物中qFT13
‑
3基因活性。
[0024]基于qFT13
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3基因活性与植物开花和成熟时间调控上的关联性，qFT13
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3在培育开花和成熟时间发生变异的植物品种应用方面也存在巨大潜力。
[0025]优选的，所述调节植物中qFT13
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3基因活性的方式同样包括如下所列方式中的至少一种：
[0026](1)敲除qFT13
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3基因；
[0027](2)沉默qFT13
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.调控植物开花和成熟时间的方法，其特征在于，包括如下步骤：调节植物中qFT13
‑
3基因活性。2.根据权利要求1所述调控植物开花和成熟时间的方法，其特征在于，调节植物中qFT13
‑
3基因活性的方式包括如下所列方式中的至少一种：(1)敲除qFT13
‑
3基因；(2)沉默qFT13
‑
3基因；(3)降低qFT13
‑
3基因表达；(4)导入qFT13
‑
3基因；(5)提升qFT13
‑
3基因表达。3.根据权利要求1或2所述调控植物开花和成熟时间的方法，其特征在于，所述qFT13
‑
3基因表达后的蛋白氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。4.根据权利要求3所述调控植物开花和成熟时间的方法，其特征在于，所述qFT13
‑
3基因的核苷酸序列包括SEQ ID NO.1和/或SEQ ID NO.1的互补序列。5.根据权利要求1
‑
4任意一项所述调控植物开花和成熟时间的方法，其特征在于，所述植物为大豆。6.培育开花和成熟时间发生变异的植物品种的方法，其特征在于，包括如下步骤：调节植物中qFT13

【专利技术属性】
技术研发人员：邱丽娟，李英慧，李艳妃，郭诗雨，
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：