[發明專利]一個調控黃瓜矮化性狀相關基因及其應用

有效

• 申請號: 201910975682.0
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110628737B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 婁群峰;張孟茹;宋蒙飛
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: C12N9/02
• 分類號: C12N9/02;C12N15/53;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一個調控黃瓜矮化性狀的相關基因及其編碼蛋白，該蛋白的氨基酸序列如序列表SEQ ID NO：2所示，CsDHCR7基因編碼7?脫氫膽固醇還原酶，屬于ERG4/ERG24家族，與BR合成前體??甾醇的合成有關；該蛋白的編碼序列如序列表SEQ ID NO：1所示的堿基序列，該堿基在第2375位的鳥嘌呤(G)被腺嘌呤(A)取代，突變堿基位于第六個內含子剪切位點處，導致終止密碼子提前，蛋白短截。該蛋白結構功能紊亂，導致甾醇合成過程異常，使植株表現矮化，節間縮短，葉色深綠且葉片皺縮，無側枝分生，雌花不育等突變性狀。該基因及其蛋白的發現，可以為黃瓜株型的遺傳改良及BR復雜的合成網絡的機制研究提供研究基礎。

技術領域

發明涉及基因工程和分子生物學，屬于分子遺傳育種領域，具體涉及到一種調控黃瓜矮化性狀相關蛋白編碼基因的應用。

技術背景

黃瓜(Cucumis sativus L.2n＝2x＝14)屬葫蘆科甜瓜屬典型的一年生蔓生草本植物，是世界上主要的蔬菜作物之一。隨著分子生物學和基因組學的飛速發展，通過基因工程技術對作物進行遺傳改良已成為提高作物產量的有效途徑。突變體材料是研究基因功能最直接有效的手段之一。在用EMS構建的黃瓜突變體庫中，發現一個可穩定遺傳的單基因控制的矮化突變體。突變體表現為株型緊湊，下胚軸及節間長度縮短，株高顯著降低，同時伴隨著葉片皺縮葉色深綠，雌花不育等表型。株型是影響作物栽培方式及光合效率的關鍵因素，研究株型調控基因對于解析植物的形態建成、提高作物產量至關重要。葫蘆科物種株型相關性狀的遺傳研究還處在初級階段，株型主要研究集中在改良蔬菜作物株高上，目前在甜瓜，西瓜，南瓜等作物種均有矮生基因的生理遺傳分析以及定位克隆等方面的研究。黃瓜中目前也已經報道了與4類株型相關基因，分別為控制有限生長的基因de(Hutchins，1940)，矮化基因cp(Li et al.，2011)，側枝抑制基因CLS(Yuan et al.，2010)以及控制下胚軸的基因SH1(Bo et al.，2016)，然而現有的這幾種株型基因的遺傳分析和定位研究遠未能達到黃瓜理想株型選育的要求，因此，挖掘、鑒定控制黃瓜株型的新基因，開展定位克隆和相關機理方面的研究，實現對黃瓜株型相關性狀的定向改良，具有十分重要的理論和實踐作用。隨著新一代測序技術的發展，利用改進的MutMap法對矮化突變體和野生型F₂代群體進行混池測序，結合EMS誘變原則(G →A，C→T)以及ΔSNP指數≥0.9，功能注釋，獲得了一個SNP，SNP7G18016936，位于基因Csa7G447780.1的第6個外顯子與第6個內含子的剪切位點發生了G到A的突變，引起編碼蛋白保守結構域的氨基酸序列發生改變，最終確定調控黃瓜矮化突變體的基因為 Csa7G447780，命名為CsDHCR7。

株高是株型的重要組成部分，對于植株管理及產量具有重要的作用。大量報道表明株高受到體內遺傳機制和體外環境的雙重調節。植物激素如生長素(IAA)、赤霉素(GA)參與植株整個生長發育過程，或獨立或相互作用對植株起調控作用。油菜素類固醇(BR)作為一種新興的植物激素，也能調節植物生長發育的許多不同方面，如刺激細胞伸長和分裂，參與維管組織的分化，植物性器官發育和應激反應等多種方面。近來，有許多涉及BR生物合成和信號傳到中存在缺陷的突變體材料表現出異常的表型，如矮化，育性降低，維管系統發育異常等。有證據表明7-脫氫膽固醇還原酶是通過影響24-亞甲基膽甾醇合成進而影響BR的合成從而引起BR合成缺陷從而導致矮化表型的出現。