【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于植物基因工程领域。具体而言，本专利技术涉及一种获得具有增加的白粉病抗性的小麦的方法，其中所述小麦具有与野生型相当的甚至增加的产量。尤其涉及tatmt3增加小麦植物产量的应用。
技术介绍
0、专利技术背景
1、白粉病(powdery mildew，pm)是世界范围内最重要的谷物疾病之一。小麦白粉病是由专性寄生真菌小麦白粉菌(blumeria graminis f.sp tritici)引起的危害日趋严重的世界性真菌性病害。白粉病引起的小麦产量损失一般为13-34％，严重时可达50％。小麦抗病品种的培育是防治白粉病经济、有效和环境友好的策略。抗白粉病的小麦培育主要是将小麦近缘种和野生种的抗性基因通过杂交导入到小麦主栽品种里。由于这些抗性基因大都属于小种特异性抗病基因，其抗性很容易随着新的白粉菌生理小种的出现而打破。目前，大部分抗白粉病小麦品种(系)的抗性已失去或正在丧失。培育具有广谱、持久抗性的小麦品种是当前小麦抗白粉病育种的首要任务和挑战。
2、将植物中的感病基因(susceptibility genes,s-genes)进行敲除，获得该感病基因的功能缺失突变体，是使植物获得抗病性的一个有效途径。大麦中的mlo基因(mildewresistance locus o,mlo)就是一个典型的感病基因，它对抗白粉病具有负调控作用(acevedo-garcia et al.,2014)。mlo基因的功能缺失突变体表现出对几乎所有小种的大麦白粉菌的持久、广谱抗性(piffanelli et al.,20
3、在六倍体小麦中，与大麦mlo基因同源性高达80％的基因存在三个拷贝，分布在5al、4bl和4dl上，分别命名为tamlo-a1、tamlo-b1和tamlo-d1。这三个同源基因在核酸水平和氨基酸水平的相似性分别达到98％和99％。小麦tamlo-b1基因在大麦mlo突变体中表达可以恢复突变体对大麦白粉菌的感病性(elliott et al.,2002)。此外，利用vigs(virus-induced gene silencing)沉默小麦的mlo基因可以增强其白粉病抗性(varallyay etal.,2012)。以上结果表明，小麦的mlo基因与大麦mlo基因功能相似，在进化上具有保守性。由于mlo基因在小麦里的这种多拷贝性以及高度相似性，通过天然突变和传统的生物学手段很难获得三个拷贝同时突变的突变体，这也可能是到目前为止没能获得广谱抗白粉病小麦mlo突变体的一个主要原因。wang et al.,2014利用talen基因组编辑技术，首次在六倍体小麦kn199中对mlo基因的三个拷贝同时进行了突变，获得的小麦mlo基因纯合突变体tamlo-aabbdd，该突变体对白粉菌表现出几乎完全的抗性。
4、然而，植物的免疫与生长发育往往是相互拮抗的，这也是作物抗病育种过程中长期存在的挑战。尽管mlo突变体已在大麦、番茄和豌豆等多种植物的抗白粉病育种和农业生产中得到了使用，但mlo突变体在植物抗病育种应用上目前尚存在一定的局限性(acevedo-garcia,et al.,2014)。mlo基因突变除产生白粉病抗性外，还导致多种其它表型。对kn199小麦mlo三突植物的后续研究发现，该突变体植物生长到后期出现叶片早衰现象，这种早衰导致产量下降，将影响其在育种和生产中的应用。
技术实现思路
0、专利技术简述
1、在一方面，本专利技术提供一种产生经改造的小麦植物的方法，所述方法包括：
2、敲低和/或敲除小麦植物中tamlo-a1、tamlo-b1和/或tamlo-d1基因；和
3、增加小麦植物中tatmt3蛋白的表达，
4、由此获得经改造的小麦植物，其相对于相应的野生型小麦植物具有增加的白粉病抗性以及相当的或优选地增加的产量。
5、在一些实施方案中，所述方法通过向小麦植物导入靶向tamlo-a1、tamlo-b1和/或tamlo-d1基因的反义rna、amirna、sirna或shrna敲除或敲低小麦植物中tamlo-a1、tamlo-b1和/或tamlo-d1基因。
6、在一些实施方案中，所述方法通过导入基因编辑系统，例如大范围核酸酶、锌指核酸酶、转录激活因子样效应物核酸酶(talen)或crispr基因编辑系统，导致tamlo-a1、tamlo-b1和/或tamlo-d1基因中的突变，从而敲除或敲低小麦植物中tamlo-a1、tamlo-b1和/或tamlo-d1基因。
7、在一些实施方案中，所述方法还包括获得对所述tamlo-a1、tamlo-b1和/或tamlo-d1基因中的突变纯合的小麦植物的步骤。
8、在一些实施方案中，所述方法敲除小麦植物中tamlo-a1、tamlo-b1和tamlo-d1基因。
9、在一些实施方案中，所述方法通过向小麦植物导入包含编码tatmt3蛋白的核苷酸序列的表达构建体来增加tatmt3蛋白的表达，其中所述编码tatmt3蛋白的核苷酸序列与表达调控元件可操作地连接。
10、在一方面，本专利技术提供一种产生经改造的小麦植物的方法，所述方法包括：
11、提供第一小麦植物，其中tamlo-a1、tamlo-b1和/或tamlo-d1基因被敲低和/或敲除；
12、提供第二小麦植物，其中tatmt3蛋白的表达被增加；和
13、使第一小麦植物和第二小麦植物杂交，从而获得tamlo-a1、tamlo-b1和/或tamlo-d1基因被敲低和/或敲除，以及tatmt3蛋白表达增加的经改造的小麦植物，
14、其中所述经改造的小麦植物相对于相应的野生型小麦植物具有增加的白粉病抗性以及相当的或优选地增加的产量。
15、在一些实施方案中，所述第一小麦植物相对于相应的野生型小麦植物具有增加的白粉病抗性。
16、在一些实施方案中，所述第二植物相对于相应的野生型小麦植物具有增加的产量。
17、在一方面，本专利技术一种产生经改造的小麦植物的方法，所述方法包括增加小麦植物中tatmt3蛋白的表达，由此获得经改造的小麦植物，其相对于相应的野生型小麦植物具有增加的产量。
18、在一些实施方案中，通过向小麦植物导入包含编码tatmt3蛋白的核苷酸序列的表达构建体来增加tatmt3蛋白的表达，其中所述编码tatmt3蛋白的核苷酸序列本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.小麦植物中TaTMT3蛋白的表达的增加，相对于相对应的野生型小麦植物，增加小麦植物产量的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其中，通过向小麦植物导入包含编码TaTMT3蛋白的核苷酸序列的表达构建体来增加TaTMT3蛋白的表达，所述编码TaTMT3蛋白的核苷酸序列与表达调控元件可操作地连接；或者通过修饰小麦植物的内源TaTMT3基因的表达调控序列来增加TaTMT3蛋白的表达。
3.小麦植物中TaTMT3蛋白的表达的增加，相对于存在TaMLO基因突变的小麦植物，提高所述小麦植物产量的应用；
4.根据权利要求3所述的应用，其中，通过向小麦植物导入靶向TaMLO基因的反义RNA、amiRNA、siRNA或shRNA敲除或敲低小麦植物中TaMLO基因；
5.小麦植物中敲除或敲低TaMLO基因，对提高TaTMT3表达量的应用；
6.根据权利要求5所述的应用，其中，所述对TaMLO基因附近的大片段敲除导致对该基因所在基因组PCR扩增无法扩增到TaMLO基因条带；
7.根据权利要求5或6所述的应用，其中，所述敲除或敲低
8.经改造的非繁殖材料的小麦植物细胞，其中，所述小麦植物细胞包括：
9.根据权利要求8所述的经改造的非繁殖材料的小麦植物细胞，其中，
10.根据权利要求8或9所述的经改造的非繁殖材料的小麦植物细胞，其中，所述小麦植物细胞还包括：敲除或敲低TaMLO基因导致TaTMT3蛋白的表达的增加；
11.根据权利要求10所述的经改造的非繁殖材料的小麦植物细胞，其中，
12.根据权利要求8至11中任一项所述的经改造的非繁殖材料的小麦植物细胞，其中，所述基因编辑系统包括大范围核酸酶、锌指核酸酶、转录激活因子样效应物核酸酶(TALEN)或CRISPR基因编辑系统中的一种或多种；
13.经改造的非繁殖材料的小麦植物细胞，其中，所述经改造的非繁殖材料的小麦植物细胞包括权利要求1或2所述的小麦植物中TaTMT3蛋白的表达的增加，相对于相应的野生型小麦植物，增加小麦的产量的应用；
...【技术特征摘要】
1.小麦植物中tatmt3蛋白的表达的增加，相对于相对应的野生型小麦植物，增加小麦植物产量的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其中，通过向小麦植物导入包含编码tatmt3蛋白的核苷酸序列的表达构建体来增加tatmt3蛋白的表达，所述编码tatmt3蛋白的核苷酸序列与表达调控元件可操作地连接；或者通过修饰小麦植物的内源tatmt3基因的表达调控序列来增加tatmt3蛋白的表达。
3.小麦植物中tatmt3蛋白的表达的增加，相对于存在tamlo基因突变的小麦植物，提高所述小麦植物产量的应用；
4.根据权利要求3所述的应用，其中，通过向小麦植物导入靶向tamlo基因的反义rna、amirna、sirna或shrna敲除或敲低小麦植物中tamlo基因；
5.小麦植物中敲除或敲低tamlo基因，对提高tatmt3表达量的应用；
6.根据权利要求5所述的应用，其中，所述对tamlo基因附近的大片段敲除导致对该基因所在基因组pcr扩增无法扩增到tamlo基因条带；...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱金龙，李盛楠，高彩霞，王延鹏，
申请(专利权)人：苏州齐禾生科生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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