CN116675750A - 抗茎基腐病蛋白质、生物材料及其培育方法和应用 - Google Patents
抗茎基腐病蛋白质、生物材料及其培育方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116675750A CN116675750A CN202310608101.6A CN202310608101A CN116675750A CN 116675750 A CN116675750 A CN 116675750A CN 202310608101 A CN202310608101 A CN 202310608101A CN 116675750 A CN116675750 A CN 116675750A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- protein
- plant
- disease
- nucleic acid
- acid molecule
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 title claims abstract description 81
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 title claims abstract description 47
- 239000012620 biological material Substances 0.000 title claims abstract description 11
- 238000012364 cultivation method Methods 0.000 title abstract description 6
- 230000009261 transgenic effect Effects 0.000 claims abstract description 28
- 201000010099 disease Diseases 0.000 claims abstract description 24
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 claims abstract description 24
- 208000035240 Disease Resistance Diseases 0.000 claims abstract description 20
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 22
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 claims description 22
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 claims description 22
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 claims description 22
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 claims description 13
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 claims description 10
- 239000002299 complementary DNA Substances 0.000 claims description 10
- 125000003729 nucleotide group Chemical group 0.000 claims description 10
- 239000002773 nucleotide Substances 0.000 claims description 9
- 125000003275 alpha amino acid group Chemical group 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 244000005700 microbiome Species 0.000 claims description 6
- 108091026890 Coding region Proteins 0.000 claims description 5
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 4
- 241001530056 Athelia rolfsii Species 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims description 2
- 108020001507 fusion proteins Proteins 0.000 claims description 2
- 102000037865 fusion proteins Human genes 0.000 claims description 2
- 238000003976 plant breeding Methods 0.000 claims description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 2
- 241001451172 Fusarium pseudograminearum Species 0.000 claims 1
- 241000209140 Triticum Species 0.000 abstract description 52
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 abstract description 50
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 abstract description 43
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 9
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 5
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 241000589158 Agrobacterium Species 0.000 description 4
- 108020004999 messenger RNA Proteins 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 3
- 239000013604 expression vector Substances 0.000 description 3
- 238000013518 transcription Methods 0.000 description 3
- 230000035897 transcription Effects 0.000 description 3
- 108091032973 (ribonucleotides)n+m Proteins 0.000 description 2
- UHPMCKVQTMMPCG-UHFFFAOYSA-N 5,8-dihydroxy-2-methoxy-6-methyl-7-(2-oxopropyl)naphthalene-1,4-dione Chemical compound CC1=C(CC(C)=O)C(O)=C2C(=O)C(OC)=CC(=O)C2=C1O UHPMCKVQTMMPCG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 241000223218 Fusarium Species 0.000 description 2
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 2
- 108700019146 Transgenes Proteins 0.000 description 2
- 244000052616 bacterial pathogen Species 0.000 description 2
- 238000010367 cloning Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000001404 mediated effect Effects 0.000 description 2
- 230000035772 mutation Effects 0.000 description 2
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 2
- 241000894007 species Species 0.000 description 2
- 108020005544 Antisense RNA Proteins 0.000 description 1
- 208000035143 Bacterial infection Diseases 0.000 description 1
- 241001290235 Ceratobasidium cereale Species 0.000 description 1
- 102000004533 Endonucleases Human genes 0.000 description 1
- 108010042407 Endonucleases Proteins 0.000 description 1
- 241000223195 Fusarium graminearum Species 0.000 description 1
- 108700026244 Open Reading Frames Proteins 0.000 description 1
- 108020004511 Recombinant DNA Proteins 0.000 description 1
- 108091027967 Small hairpin RNA Proteins 0.000 description 1
- 108020004459 Small interfering RNA Proteins 0.000 description 1
- 108091027544 Subgenomic mRNA Proteins 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 125000000539 amino acid group Chemical group 0.000 description 1
- 208000022362 bacterial infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003184 complementary RNA Substances 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000021040 cytoplasmic transport Effects 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 238000012215 gene cloning Methods 0.000 description 1
- 238000012252 genetic analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010353 genetic engineering Methods 0.000 description 1
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 210000001161 mammalian embryo Anatomy 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 108091070501 miRNA Proteins 0.000 description 1
- 239000002679 microRNA Substances 0.000 description 1
- 230000009456 molecular mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000002018 overexpression Effects 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 230000007918 pathogenicity Effects 0.000 description 1
- 230000001323 posttranslational effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 1
- 238000003259 recombinant expression Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000009712 regulation of translation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 239000004055 small Interfering RNA Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 1
- 239000010902 straw Substances 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000002103 transcriptional effect Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/415—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from plants
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N37/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom having three bonds to hetero atoms with at the most two bonds to halogen, e.g. carboxylic acids
- A01N37/44—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom having three bonds to hetero atoms with at the most two bonds to halogen, e.g. carboxylic acids containing at least one carboxylic group or a thio analogue, or a derivative thereof, and a nitrogen atom attached to the same carbon skeleton by a single or double bond, this nitrogen atom not being a member of a derivative or of a thio analogue of a carboxylic group, e.g. amino-carboxylic acids
- A01N37/46—N-acyl derivatives
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N47/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom not being member of a ring and having no bond to a carbon or hydrogen atom, e.g. derivatives of carbonic acid
- A01N47/40—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom not being member of a ring and having no bond to a carbon or hydrogen atom, e.g. derivatives of carbonic acid the carbon atom having a double or triple bond to nitrogen, e.g. cyanates, cyanamides
- A01N47/42—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic compounds containing a carbon atom not being member of a ring and having no bond to a carbon or hydrogen atom, e.g. derivatives of carbonic acid the carbon atom having a double or triple bond to nitrogen, e.g. cyanates, cyanamides containing —N=CX2 groups, e.g. isothiourea
- A01N47/44—Guanidine; Derivatives thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
- A01N57/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic phosphorus compounds
- A01N57/10—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic phosphorus compounds having phosphorus-to-oxygen bonds or phosphorus-to-sulfur bonds
- A01N57/16—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing organic phosphorus compounds having phosphorus-to-oxygen bonds or phosphorus-to-sulfur bonds containing heterocyclic radicals
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
- A01P21/00—Plant growth regulators
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
- A01P3/00—Fungicides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
- C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
- C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
- C12N15/8241—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
- C12N15/8261—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
- C12N15/8271—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
- C12N15/8279—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for biotic stress resistance, pathogen resistance, disease resistance
- C12N15/8282—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for biotic stress resistance, pathogen resistance, disease resistance for fungal resistance
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Botany (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Mycology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
Abstract
本发明公开了抗茎基腐病转TaMB1基因小麦的培育方法及其蛋白、相关生物材料等。本发明所提供的抗茎基腐病转TaMB1基因小麦的培育方法、TaMB1及其编码基因可用于提高植物抗病性，对于培育抗病的植物新品种具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域，具体涉及抗茎基腐病蛋白质、生物材料及其培育方法和应用。
背景技术
小麦是全球广泛种植的粮食作物，也是我国重要的主粮作物。近年来，随着全球气候变暖，极端天气频繁发生，小麦生产受到严重影响。其中，小麦茎基腐病(Fusarium crownrot，FCR)是危害我国小麦生产的重要病害之一。小麦茎基腐病主要由禾谷镰刀菌属真菌侵染小麦茎基部引起，是一种典型的土传病害，在小麦各个生育时期都可能感病。病原菌侵染会引起幼苗、根冠、地下茎和茎基部组织腐烂，其表现症状主要为小麦茎基部变褐、变黑甚至腐烂枯死。高水高肥的田间管理方式及秸秆还田耕作措施的推行加剧了小麦茎基腐病的发生，近年来呈现病情逐年加重、发病范围扩大的趋势。小麦茎基腐病也是一种世界性病害，在世界许多小麦主产区都有报道。因此，培育、种植抗茎基腐病小麦品种是减轻病害、确保小麦高产、稳产的重要途径。
国内外研究人员进行了大量的小麦种质资源抗病性鉴定，至今未有免疫或高抗小麦品种的报道。遗传分析显示小麦茎基腐病抗性主要由微效多基因控制。同时，环境因素对小麦抗病性的准确评价也有重要影响。这些因素都严重限制了抗病小麦品种的培育。因此，挖掘小麦抗茎基腐病重要基因，进一步利用分子生物学和基因工程手段创制茎基腐病抗性提高的小麦生物材料尤为迫切。相关方法不但能够促进人们对小麦抗病分子机制的理解，对小麦茎基腐病的抗性育种也具有重要的实践意义。
发明内容
本发明提供了一种抗茎基腐病小麦的培育方法，要解决的技术问题是如何提高小麦对茎基腐病的抗性。
为解决上述技术问题，本发明首先提供了一种抗茎基腐病蛋白质，是包括如下任一蛋白质：
A1)氨基酸序列如SEQ ID No.2所示的蛋白质；
A2)在A1)的N末端或/和C末端连接标签得到的融合蛋白质。
所述蛋白质名称为TaMB1，上述A1)中的TaMB1蛋白质，为与SEQ ID No.2所示蛋白质的氨基酸序列具有75％或75％以上同一性且具有相同功能的蛋白质。
所述具有75％或75％以上同一性为具有75％、具有80％、具有85％、具有90％、具有95％、具有96％、具有97％、具有98％或具有99％的同一性。
上述A1)中的TaMB1蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。
上述A1)中的TaMB1蛋白质的编码基因可通过将SEQ ID No.1的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变得到。
进一步地，本发明还提供了与TaMB1蛋白质相关的生物材料，其为下述B1)至B4)中的任一种：
B1)编码权利要求1所述蛋白质的核酸分子；
B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；
B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体、或含有B2)所述表达盒的重组载体；
B4)含有B1)所述核酸分子的重组微生物、或含有B2)所述表达盒的重组微生物、或含有B3)所述重组载体的重组微生物。
B5)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系；
B6)含有B1)所述核酸分子的转基因植物组织、或含有B2)所述表达盒的转基因植物组织；
B7)含有B1)所述核酸分子的转基因植物器官、或含有B2)所述表达盒的转基因植物器官。
进一步地，本发明还提供了编码所述蛋白质的核酸分子，具有如下C1)或C2)或C3)或C4)所示的DNA分子：
C1)编码序列(CDS)是SEQ ID No.2的DNA分子或cDNA分子；
C2)核苷酸序列是SEQ ID No.1的DNA分子或cDNA分子；
C3)与C1)或C2)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码TaMB1蛋白质的DNA分子或cDNA分子；
C4)在严格条件下与C1)或C2)限定的核苷酸序列杂交，且编码TaMB1蛋白质的DNA分子或cDNA分子。
本领域普通技术人员可以很容易地采用已知的方法，例如定向进化和点突变的方法，对本发明的编码TaMB1蛋白质的核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的，具有与本发明分离得到的TaMB1蛋白质的核苷酸序列75％或者更高同一性的核苷酸，只要编码TaMB1蛋白质且具有TaMB1蛋白质功能，均是衍生于本发明的核苷酸序列并且等同于本发明的序列。
上述75％或75％以上同一性，可为80％、85％、90％或95％以上的同一性。
同一性是指氨基酸序列或核苷酸序列的同一性。可使用国际互联网上的同源性检索站点测定氨基酸序列的同一性，如NCBI主页网站的BLAST网页。例如，通过使用blastp作为程序，将Expect值设置为10，将所有Filter设置为OFF，使用BLOSUM62作为Matrix，将Gapexistence cost，Per residue gap cost和Lambdaratio分别设置为11，1和0.85(缺省值)并进行检索一对氨基酸序列的同一性进行计算，然后即可获得同一性的值(％)。
所述80％以上的同一性可为至少80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、98％或99％的同一性。
所述核酸分子可以是DNA，如cDNA、基因组DNA或重组DNA；所述核酸分子也可以是RNA，如mRNA、siRNA、shRNA、sgRNA、miRNA或反义RNA。
进一步地，本发明提供了一种植物抗病剂，所述植物抗病剂含有上述的蛋白质或上述相关的生物材料或上述核酸分子，所述抗病为抗纹枯病和/或抗茎基腐病。
更进一步地，本发明还提供了上述TaMB1蛋白质，或与TaMB1蛋白质相关的生物材料，或编码所述蛋白质的核酸分子的应用，所述应用为下述任一种：
D1)在调控植物抗病性或提高植物抗病性中的应用；
D2)在制备调控植物抗病性或提高植物抗病性的产品中的应用；
D3)在培育抗病植物中的应用；
D4)在制备培育抗病植物的产品中的应用；
D5)在植物育种中的应用；
D1-D3中所述抗病为抗纹枯病和/或抗茎基腐病。
上述应用中，所述蛋白质来源于小麦。
上述应用中，所述植物为单子叶植物；或禾本科植物；或小麦。
本文中，调控所述蛋白质活性或含量的物质可为调控基因表达的物质，所述基因编码所述蛋白质TaMB1。
上文中，所述调控基因表达的物质可为进行如下6种调控中至少一种调控的物质：
1)在所述基因转录水平上进行的调控；2)在所述基因转录后进行的调控(也就是对所述基因的初级转录物的剪接或加工进行的调控)；3)对所述基因的RNA转运进行的调控(也就是对所述基因的mRNA由细胞核向细胞质转运进行的调控)；4)对所述基因的翻译进行的调控；5)对所述基因的mRNA降解进行的调控；6)对所述基因的翻译后的调控(也就是对所述基因翻译的蛋白质的活性进行调控)。
更进一步地，本发明还提供了一种培育抗病植物的方法，包括如下步骤：提高目的植物中所述蛋白质的含量和/或活性或其编码基因的表达量，得到抗病植物；所述抗病植物的抗病性高于所述目的植物的抗病性。
优选地，提高所述目的植物中所述蛋白质的含量和/或活性或其编码基因的表达量是通过将所述蛋白质的编码基因导入所述目的植物实现的。
本发明中，所述抗茎基腐病植物理解为不仅包含将所述TaMB1基因转化目的植物得到的第一代转基因植物，也包括其子代。可以在该物种中繁殖该基因，也可用常规育种技术将该基因转移进入相同物种的其它品种，特别包括商业品种中。所述抗茎基腐病植物包括种子、愈伤组织、完整植株和细胞。
实验证明，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明首次将TaMB1基因用于小麦茎基腐病抗性的育种，为小麦的茎基腐病抗性育种提供了一个良好的基因资源，为TaMB1基因的应用开拓了一个新的领域；
2、本发明所得的TaMB1过表达的小麦株系的茎基腐病抗性显著提高，转基因受体扬麦16的茎基部褐化严重，而TaMB1过表达的转基因株系OE3和OE4的茎基部褐化减轻，病级统计减小，抗病性增强，该发明为小麦抗茎基腐病育种开辟了一条新途径。
附图说明
图1为T3代单株分子鉴定的部分结果。其中，M为DNA分子量标准，P为载体pWMB110-TaMB1，Y16为扬麦16，OE3和OE4分别为T3代的部分单株。
图2为TaMB1基因在T3代转pWMB110-TaMB1的扬麦16幼苗茎基部的转录表达水平。
图3为转pWMB110-TaMB1的扬麦16T3代植株接种茎基腐病30天的病情。
图4为转pWMB110-TaMB1的扬麦16T3代植株接种茎基腐病级统计。
具体实施方式
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例一、小麦茎基腐抗性基因TaMB1的克隆
1、TaMB1基因引物设计
通过分析病原菌侵染小麦防御反应转录组数据，依据释放的小麦基因组序列设计基因克隆引物，引物序列如下：
TaMB1-F:ACACACAGCGCCAGAGGTAG，SEQ ID No.3；
TaMB1-R:ACTAGCCGAGGAGCCGATATC，SEQ ID No.4。
2、TaMB1的克隆
以小麦Line162的cDNA为模板，利用PCR方法克隆TaMB1基因，测序确认。
实施例二、TaMB1转基因小麦的获得
1、TaMB1植物过表达载体构建
植物表达载体pWMB110(Generation of marker-free transgenic hexaploidwheat via an Agrobacterium-mediated co-transformation strategy in commercialChinese wheat varieties.Plant Biotechnol J15(5):614–623)。公众可以从中国农业科学院作物科学研究所获得，以重复本申请实验。
载体构建采用重组法。用Xba I和Sal I内切酶线性化载体pWMB110,根据TaMB1编码区序列设计引物扩增完整编码区，在引物两端分别引入载体序列，引物序列如下：
TaMB1-infF：CAGGTCGACTCTAGAATGGGGAGGTCTCCTTGCT，SEQ ID No.5；
TaMB1-infR：CGATCGGGGAAATTCTCAAATCTGAGACAAACTCTG，SEQ ID No.6；
得到的含有TaMB1的重组表达载体pWMB110-TaMB1。
2、TaMB1转基因小麦的获得
将重组载体pWMB110-TaMB1转化农杆菌EHA105，采用农杆菌介导法，阳性农杆菌侵染小麦扬麦16的幼胚，经过组培、筛选、分化得到转基因小麦植株。
3、转基因小麦的阳性鉴定
利用TaMB1特异引物TaMB1-transF和转基因载体引物Tnos-R检测转基因表达盒，确认阳性植株。引物序列如下：
TaMB1-transF：CATCGGAGGAGTTTCAGATTGA，SEQ ID No.7；
Tnos-R：GATAATCATCGCAAGACCGG，SEQ ID No.8；
结果如图1所示。
实施例三、转基因小麦中TaMB1的表达量
利用引物TaMB1-QF:5’-GCTCCTCGGCTAGTTTCTTGT-3’，SEQ ID No.9；和引物TaMB1-QR:5’-CACCCACCAAATGATCAGATGCC-3’，SEQ ID No.10；通过实时荧光定量PCR分析T3代TaMB1转基因扬麦16植株茎基部TaMB1基因的表达水平。内参基因选用TaACTIN(引物TaACTIN-qF：GTTCCAATCTATGAGGGATACACGC，SEQ ID No.11；TaACTIN-qR：GAACCTCCACTGAGAACAACATTACC，SEQ ID No.12)。荧光定量实验的mRNA取自二叶期的幼苗茎基部。所有样品技术重复两次，去平均值计算。结果如图2所示，转基因株系OE3和OE4植株TaMB1基因的转录水平均显著高于受体扬麦16。
实施例四、转基因小麦茎基腐病抗性鉴定
1、病原菌扩繁
实验所用菌株有江苏农业科学院周淼平研究员提供，具有致病力强的特点。将保存的禾谷丝核菌取出，在PDA培养基上活化。室温培养5天后，在培养板边缘挑取生长旺盛的菌块若干，投入到灭菌的麦粒培养基中，摇匀后，室温培养7天。
2、病原菌侵染小麦
在灭菌培养土中播种小麦，待生长到两叶一心时，取大小均匀、布满菌丝的带菌麦粒，在小麦茎基部接触植株放置。小麦植株在正常条件生长。接菌30天后调查病情。病情划分参照Yang等(Investigation and genome-wide association study for Fusariumcrown rot resistance in Chinese common wheat.BMC Plant Biol 19(1):153)的划分标准。转基因株系和受体对照各调查15株，重复3次。图3展示代表性植株的病情图片。病级统计如图4所示。从结果可见，相对于转基因受体小麦，转基因植株的茎基部叶鞘褐化程度减弱，病级减小，可见抗病性增强。
以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本申请中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围，可以进行一些基本特征的应用。
Claims (8)
1.一种抗茎基腐病蛋白质，其特征在于，是包括如下任一蛋白质：
A1)氨基酸序列如SEQ ID No.2所示的蛋白质；
A2)在A1)的N末端或/和C末端连接标签得到的融合蛋白质。
2.与权利要求1所述蛋白质相关的生物材料，为下述B1)至B7)中的任一种：
B1)编码权利要求1所述蛋白质的核酸分子；
B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；
B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体、或含有B2)所述表达盒的重组载体；
B4)含有B1)所述核酸分子的重组微生物、或含有B2)所述表达盒的重组微生物、或含有B3)所述重组载体的重组微生物；
B5)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系；
B6)含有B1)所述核酸分子的转基因植物组织、或含有B2)所述表达盒的转基因植物组织；
B7)含有B1)所述核酸分子的转基因植物器官、或含有B2)所述表达盒的转基因植物器官。
3.编码权利要求1所述蛋白质的核酸分子，其特征在于，具有如下C1)或C2)或C3)或C4)所示的DNA分子：
C1)编码序列(CDS)是SEQ ID No.2的DNA分子或cDNA分子；
C2)核苷酸序列是SEQ ID No.1的DNA分子或cDNA分子；
C3)与C1)或C2)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码TaMB1蛋白质的DNA分子或cDNA分子；
C4)在严格条件下与C1)或C2)限定的核苷酸序列杂交，且编码TaMB1蛋白质的DNA分子或cDNA分子。
4.一种植物抗病剂，其特征在于，所述植物抗病剂含有权利要求1所述的蛋白质或权利要求2所述相关的生物材料或权利要求3所述核酸分子，所述抗病为抗纹枯病和/或抗茎基腐病。
5.权利要求1所述蛋白质或权利要求2所述生物材料或权利要求3所述核酸分子的下述D1-D5中的任一种应用：
D1)在调控植物抗病性或提高植物抗病性中的应用；
D2)在制备调控植物抗病性或提高植物抗病性的产品中的应用；
D3)在培育抗病植物中的应用；
D4)在制备培育抗病植物的产品中的应用；
D5)在植物育种中的应用；
D1-D4中所述抗病为抗纹枯病和/或抗茎基腐病。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述茎基腐病由假禾谷镰孢菌引起。
7.一种培育抗病植物的方法，包括如下步骤：提高目的植物中权利要求1所述蛋白质的含量和/或活性或其编码基因的表达量，得到抗病植物；所述抗病植物的抗病性高于所述目的植物的抗病性。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，提高所述目的植物中权利要求1所述蛋白质的含量和/或活性或其编码基因的表达量是通过将权利要求1所述蛋白质的编码基因导入所述目的植物实现的。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310608101.6A CN116675750A (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 抗茎基腐病蛋白质、生物材料及其培育方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310608101.6A CN116675750A (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 抗茎基腐病蛋白质、生物材料及其培育方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116675750A true CN116675750A (zh) | 2023-09-01 |
Family
ID=87780276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310608101.6A Pending CN116675750A (zh) | 2023-05-26 | 2023-05-26 | 抗茎基腐病蛋白质、生物材料及其培育方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116675750A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117777262A (zh) * | 2024-02-23 | 2024-03-29 | 中国农业科学院作物科学研究所 | 小麦TaALDHase基因在调控小麦茎基腐病抗性中的应用 |
-
2023
- 2023-05-26 CN CN202310608101.6A patent/CN116675750A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117777262A (zh) * | 2024-02-23 | 2024-03-29 | 中国农业科学院作物科学研究所 | 小麦TaALDHase基因在调控小麦茎基腐病抗性中的应用 |
| CN117777262B (zh) * | 2024-02-23 | 2024-06-11 | 中国农业科学院作物科学研究所 | 小麦TaALDHase基因在调控小麦茎基腐病抗性中的应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107475210B (zh) | 一种水稻白叶枯病抗性相关基因OsABA2及其应用 | |
| CN112195186B (zh) | SlBBX20基因在调控番茄灰霉病抗性方面的应用 | |
| CN110468150B (zh) | Rgs1基因作为负调控因子在提高寡照环境下番茄细菌性叶斑病抗性中的应用 | |
| CN116675750A (zh) | 抗茎基腐病蛋白质、生物材料及其培育方法和应用 | |
| CN114807174A (zh) | 一种逆向调控水稻对稻瘟病菌抗性的遗传位点及其应用 | |
| CN113637060B (zh) | 大豆GmSPA3a/3b蛋白及其相关生物材料在调控植物开花和株高中的应用 | |
| CN103014035B (zh) | 茎瘤芥抗逆基因及其植物表达载体和构建方法及应用 | |
| CN113512558B (zh) | 一种改良番茄对青枯病抗性的方法 | |
| CN111171127B (zh) | 紫云英lhy基因及其应用 | |
| CN115851821B (zh) | Bbx16基因在提高植物盐耐受性中的应用 | |
| CN111334492A (zh) | 西瓜几丁质酶及其编码基因和应用 | |
| CN116716341A (zh) | 水稻基因xloc_047362在提高水稻对稻瘟病菌的抗性中的应用 | |
| CN108034662B (zh) | 小麦条锈菌pstg_06025基因在条锈病防治中的应用和抗条锈菌小麦的培育方法 | |
| CN116987731A (zh) | 水稻转录因子b3家族基因xloc_044383在增强稻瘟病抗性方面的应用 | |
| CN114736280B (zh) | ZmROA1蛋白在调控植物耐密性中的应用 | |
| CN114085854B (zh) | 一种水稻抗旱、耐盐基因OsSKL2及其应用 | |
| CN116178515A (zh) | Glyma.19G262700蛋白质在培育抗大豆胞囊线虫植物中的应用 | |
| CN114921473A (zh) | 一种负调控木薯内源水杨酸合成的基因及其应用 | |
| CN112342235A (zh) | GmDGAT2A在提高大豆油含量并增加亚油酸含量中的应用 | |
| CN109536511A (zh) | 一个棉花肌动蛋白基因突变体及其应用 | |
| CN114644701B (zh) | 来源于玉米的蛋白及其相关生物材料的应用 | |
| CN108409845B (zh) | 蛋白质TaNRT2.5在调控植物对氮肥利用效率中的应用 | |
| CN118086242A (zh) | 水稻甲基转移酶set36及其编码基因在抗病育种中的应用 | |
| CN117946996A (zh) | 粒型相关水稻蛋白OsCSLC2及其生物材料和应用 | |
| CN118147108A (zh) | 水稻蛋白激酶bink1及其编码基因在抗病育种中的应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |