[發明專利]miR319-TaGAMYB3模塊在調控小麥株型和增加產量上的應用

有效

• 申請號: 202210434817.4
• 申請日: 2022-04-24
• 公開（公告）號: CN114958845B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 簡超;李甜;郝平安;郝晨陽;張學勇
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院作物科學研究所
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/82;C07K14/415;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 張立娜

本發明公開了miR319?TaGAMYB3模塊在調控小麥株型和增加產量上的應用。本發明提供了miR319和/或TaGAMYB3或其相關生物材料在調控植物株型和/或產量上的應用。本發明表明，通過對miR319的沉默或者編輯，同時也可對其靶基因TaGAMYB3的過表達，可以實現對小麥株型的調控，進而大幅度提高小麥產量。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，具體涉及miR319-TaGAMYB3模塊在調控小麥株型和增加產量上的應用。

背景技術

株型是作物形態特征中的重要表型，主要由地上部分的莖部、葉部和穗部以及地下部分的根部構成，其表現性狀直接決定作物空間分布、光合作用速率、耐逆性及生物量產出，適宜的株型對作物產量提升和品種改良有重要作用(馬夢影等，2020)。

目前，研究人員已在水稻、玉米等作物中發現了許多重要的株型基因，而大多為一因多效基因。如TB1基因不僅影響分蘗，還影響穗型和株高等性狀(Dixon?et?al.,2018)。這種一因多效性既有不利的一面，可能對作物單一性狀的改良造成了困難，但也有有利的一面，提供了協同改良作物株型結構的可能性，即所謂理想株型。理想株型是指通過改變株高、葉型、分蘗數量等方式來改良作物的空間構型，使其能夠最大限度的利用光能，促進結實轉化，從而提高生物量和收獲指數。水稻理想株型基因IPA1(IdealPlantArchitecture1)是一個很好的范例。IPA1編碼一個OsSPL14的轉錄因子，并在體內受到OsmiR156的調控OsSPL14基因上的一個點突變擾亂了OsmiR156對其mRNA的靶向切割，從而提OsSPL14表達量，產生了無效分蘗減少、抗倒伏能力增強(莖稈變粗)、產量增加(同時提高穗粒數和千粒重)的理想水稻(Jiaoetal.,2010)。因此，對IPA1之類的理想株型基因的精細調控可以有效的改良株型，有望應用于作物分子育種，從而培育高產、優質、廣適的作物新品種。

微小RNA(miRNAs)是一類長度約為21nt的內源單鏈非編碼小分子RNA，在生物體內可以從轉錄水平(介導甲基化等)和轉錄后水平(介導靶mRNA切割或抑制mRNA翻譯)控制著基因表達過程，在植物生長、發育、抵御環境脅迫等諸多方面發揮重要作用(Voinnet,2009)。越來越多的證據表明，miRNAs對作物株型起著核心調控作用(Tang?and?Chu,2017)。如miR156可以調控多個SPL類型轉錄因子，包括理想株型基因IPA1(OsSPL14)、穗長和粒重基因OsSPL13、OsSPL16等。在小麥中過量表達miR156，會引起轉基因植物的株型顯著改變，包括分蘗數增加、穗變短、小穗數和穗粒數急劇減少(Liu?et?al.,2017)。miR172的靶基因為AP2類型轉錄因子，可以調控穗發育和穗型，影響小穗形成和穗分枝(Zhu?et?al.,2009)。Q基因是小麥重要的馴化基因之一，影響株高、穗型、脫粒性等重要農藝性狀。Q編碼一個AP2轉錄因子，受miR172調控，從q馴化為Q是由于AP2在miR172調控位點發生一個同義點突變，導致miR172剪切效率下降，Q表達水平提高(Liu?et?al.,2017)。由此可見，miRNAs通過靶向調控一系列核心轉錄因子或信號蛋白等，對作物的株型調控發揮至關重要的作用，隨著基因編輯技術等手段的發展和應用，操縱miRNAs(敲除或敲入)有可能成為株型改良的關鍵。