[發明專利]芝麻蛋白SiBRB在調控植物根系發育中的應用

有效

• 申請號: 202010656166.4
• 申請日: 2020-07-08
• 公開（公告）號: CN111875687B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 游均;山姆;蘇如齊;黎冬華;張秀榮;周瑢;劉愛麗
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院油料作物研究所
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;A01H5/06;A01H5/10;A01H6/20
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 42231
• 代理人: 丁倩

本發明闡述了芝麻蛋白SiBRB在調控植物根系發育中的應用。通過將芝麻蛋白SiBRB的編碼基因在擬南芥中的過表達，發現此基因可顯著減少擬南芥植株的總側根長度和根鮮重，最終可以減少根系總量。依此表明，該基因是限制植株根系生長的關鍵基因，在調控植物根系發育、調節植物根冠比中有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于分子生物學領域，具體涉及芝麻蛋白SiBRB在調控植物根系發育中的應用。

背景技術

芝麻(Sesamum indicum L.)是世界上重要的優質油料作物之一，中國芝麻年種植面積80萬公頃，總產量約75萬噸，居世界首位。同時，芝麻是典型夏季種植的油料作物，喜溫、喜光，在3-4個月內可完成整個生育期。盡管芝麻有許多優點，但芝麻的產量低且不穩定的問題一直是限制芝麻產業發展的重大問題。芝麻產量有限的主要原因是芝麻主要分布在發展中國家，通常是小農生產。盡管芝麻具有很高的產量潛力，但是由于受到生物和非生物逆境脅迫的共同作用，實際產量相當低且不穩定，這也是芝麻產業發展的重大瓶頸問題。

芝麻是一種淺根系作物，芝麻根系不僅是支撐植株體進行營養生長的器官，而且是吸收水分、礦物質元素的主要器官，同時也是一種代謝循環器官，它對外界環境條件反應較為敏感。芝麻根系分為直根系和支根系，直根系表現為主根很長，側根較少；支根系則主根不發達，側根較多。一般干旱地區的芝麻品種多為直根系而沙土或濕潤地區芝麻品種多為支根系。但總的來說芝麻的根系是一種不發達根系，根系總量較少，從而也間接的影響了芝麻單株產量的提高。

發明內容

本發明中的目的是提供一種芝麻蛋白SiBRB在調控植物根系發育中的應用。芝麻蛋白SiBRB及其編碼基因，與擬南芥及其它作物同源性都非常低，且該基因序列尚未有功能注釋，本發明是首次證明該基因及其表達蛋白具有減少植物根系總量的作用，可以通過基因工程技術將該基因轉入受體植物，來達到減小根系、調節根冠比的目的，也可以通過基因編輯手段，突變該基因，達到提高植物根系總量的目的。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案如下：

芝麻蛋白SiBRB或其相關生物材料在調控植物根系發育中的應用；所述相關生物材料為能夠表達所述芝麻蛋白SiBRB的核酸分子或含有所述核酸分子的表達盒、重組載體、重組菌或轉基因細胞系。

一種培育總側根長減少和/或根鮮重減少的植物品種的方法，包括使受體植物中所述的芝麻蛋白SiBRB的表達量和/或活性增加的步驟。

一種培育總側根長減少和/或根鮮重減少的轉基因植物的方法，包括如下步驟：向受體植物中導入能夠表達所述的芝麻蛋白SiBRB的核酸分子，得到轉基因植物；所述轉基因植物與所述受體植物相比總側根長減少和/或根鮮重減少。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

本發明通過將能夠表達芝麻蛋白SiBRB的核酸分子轉入受體植物，通過其過量表達可減少受體植物根系總量。根據本發明提供的方法，可利用芝麻蛋白SiBRB的過表達來調控植物根系發育、調節植物根冠比。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的含SiBRB基因的植物重組表達載體pCAMBIA1301S-SiBRB的構建圖；

圖2為本發明實施例提供的轉SiBRB基因在擬南芥T1代植株的篩選平板圖；圖中，左圖為整個平板圖，右圖為局部放大圖；

圖3為本發明實施例提供的轉SiBRB基因擬南芥T1代的PCR鑒定結果示意圖，其中M泳道表示Marker，1-4泳道為轉基因T1代植株，WT泳道為野生型擬南芥；

圖4為本發明實施例提供的轉SiBRB基因在擬南芥T2代植株的篩選平板圖，其中左圖為整個平板圖，右圖為局部放大圖；