CN118166001A - 一种提升番茄再生芽率的复合基因、植物过表达载体、转基因工程菌和转化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于基因工程技术领域,涉及一种提升番茄再生芽率的复合基因、植物过表达载体、转基因工程菌和转化方法。本发明提供了一种提升番茄再生芽率的复合基因,所述复合基因含SlGRF4的突变基因和SlGIF1基因。基于本发明所述复合基因,构建相应植物过表达载体和转基因工程菌对番茄进行遗传转化,可提高遗产转化效率。本发明打破了番茄再生芽率受限于基因型的限制,填补了没有针对番茄通过生长调节相关因子提升再生芽率方法的空白,对推动番茄基因组编辑育种,加快番茄新品种培育进程具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于基因工程技术领域,具体涉及一种提升番茄再生芽率的复合基因、植物过表达载体、转基因工程菌和转化方法。
背景技术
植物体细胞在特定诱导条件下完成脱分化并形成愈伤组织(或体细胞胚),进而发育成为独立个体的过程被称为植物组织培养,它是现今获得转基因作物的主要方式。在组织培养过程中,再生效率的高低直接影响目的基因转化的成功率。因此,提高再生效率并提高转化效率对于基因功能的研究至关重要。
近年来,利用植物生长调节基因提升遗传转化效率已在小麦、水稻、玉米、油菜、柑橘、向日葵等作物中得到应用,如植物器官和胚胎发生过程中起重要作用的Baby boom(BBM)和Wuschel2(WUS2)基因,过表达可显著提高玉米的转化效率;WIND1基因的异位表达可以使拟南芥、油菜和欧芹在无损伤或生长素预处理的情况下,促进外植体再生芽生长。
番茄(Solanum Lycopersicum)又称西红柿,属于茄科(Solanaceae)番茄属植物,番茄果实不仅营养丰富、色彩多样、酸甜可口,而且产量高、适应性强,在世界范围内被广泛种植。番茄既可以作为蔬菜食用又可以作为水果鲜食的属性深受世界人民的青睐,在全球经济发展和食物供给中占有重要地位。番茄作为植物转基因研究的主要模式植物之一,其遗传转化体系已经报道了很多,但目前缺少提高番茄再生芽率的遗传转化体系。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提升番茄再生芽率的复合基因、植物过表达载体、转基因工程菌和转化方法。本发明所述复合基因能够提高多种番茄品种的再生芽率。
本发明提供了一种提升番茄再生芽率的复合基因,所述复合基因含SlGRF4的突变基因和SlGIF1基因;所述SlGRF4的突变基因包括SlGRF4的同义突变基因mSlGRF4或SlGRF4的非同义突变基因N-mSlGRF4;所述SlGRF4的同义突变基因mSlGRF4的核苷酸序列如SEQ IDNO.2所示,所述SlGRF4的非同义突变基因N-mSlGRF4的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示,所述SlGIF1基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示。
优选的是,所述SlGRF4的突变基因和SlGIF1基因分别通过连接子连接;所述连接子包括如SEQ ID NO.5所示的核苷酸序列。
优选的是,所述复合基因包括同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因或非同义突变N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因;所述同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因的核苷酸序列如SEQ IDNO.7所示,所述非同义突变N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.8所示。
优选的是,所述番茄的品种包括Ailsa Craig、Money Maker和Micro-Tom中的任意一种。
本发明还提供了含上述技术方案所述复合基因的植物过表达载体。
本发明还提供了含上述技术方案所述复合基因或上述技术方案所述植物过表达载体的转基因工程菌。
本发明还提供了一种提升番茄再生芽率的方法,包括以下步骤:
S1、构建含上述技术方案所述复合基因的植物过表达载体,得到含复合基因的植物过表达载体;
S2、将所述含复合基因的植物过表达载体转入转基因工程菌中,得到含复合基因的转基因工程菌;
S3、将含复合基因的转基因工程菌对番茄进行遗传转化。
优选的是,所述植物表达载体包括pCAMBIA2300载体。
优选的是,所述转基因工程菌包括GV3101农杆菌。
优选的是,步骤S3中,对番茄的子叶进行遗传转化。
本发明提供了一种提升番茄再生芽率的复合基因。本发明利用所述复合基因构建植物过表达载体,通过农杆菌介导的遗传转化方法,将携带的复合基因导入不同基因型的番茄材料中,实现了再生芽率的提升,周期短,可转化品种多。本发明打破了基因型对番茄遗传转化的限制,提高了番茄材料的再生芽率,本发明对推动番茄基因组编辑育种,加快番茄新品种培育进程具有重要意义。
试验结果表明,实施例以番茄“Ailsa Craig”为材料,通过农杆菌介导的叶盘转化法转化番茄子叶,获得转化包含SlGRF4-SlGIF1复合基因载体的番茄外植体再生芽率显著高于空载体对照组,再生芽率提高了16.3%,证实SlGRF4-SlGIF1复合基因对番茄外植体再生芽具有促进作用。本发明再以番茄“Ailsa Craig”为材料,通过农杆菌介导的叶盘转化法转化番茄子叶,获得转化包含同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因载体的番茄外植体再生芽率显著高于空载体对照组,再生芽率提高了38.8%。进一步对比又显著高于转化SlGRF4-SlGIF1复合基因番茄外植体的再生芽比例,再生芽率进一步提高了22.5%,证实同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因对番茄外植体芽再生具有更高地促进作用。
本发明进一步将包含同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因的过表达载体,通过农杆菌介导的叶盘转化法转化其他基因型番茄子叶外植体,具体包括Money Maker和MicroTom,转化不同基因型番茄外植体再生芽率分别为68.9%和45.6%,相对于空载体对照组再生芽效率分别提升了29.6%和20.3%。证实mSlGRF4-SlGIF1复合基因对多种基因型番茄外植体再生芽率均获得提升。
本发明将包含非同义突变N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因的过表达载体,通过农杆菌介导的叶盘转化法转化其他基因型番茄子叶外植体,具体包括Ailsa Craig、Money Maker和Micro Tom,结果显示非同义突变N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因转化不同基因型的番茄材料再生芽效率分别是44.5%、58.6%和36.8%,相对于空载体对照组再生芽效率分别提升了23.6%、19.3%和11.5%。但相对于同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因再生芽效率,品种AilsaCraig、Money Maker和Micro Tom再生芽效率分别降低了15.3%、10.3%和8.8%。证实尽管非同义突变N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因对多种基因型番茄外植体芽再生率有提升,但仍低于同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因的再生芽率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的pCAMBIA2300-SlGRF4-SlGIF1载体T-DNA区域示意图;
图2为本发明提供的SlGRF4-SlGIF1复合基因PCR扩增产物(A)及pCAMBIA2300载体双酶切(B)结果图;
图3为本发明提供的SlGRF4-SlGIF1复合基因转化大肠杆菌菌落阳性鉴定结果图;
图4为本发明提供的引入同义突变pCAMBIA2300-mSlGRF4-SlGIF1载体T-DNA区域示意图(A)以及提供的引入非同义突变pCAMBIA2300-N-mSlGRF4-SlGIF1载体T-DNA区域示意图(B);
图5为本发明提供的引入同义突变前后SlGRF4内miR396靶向位点的序列示意图(A)以及提供的引入非同义突变前后SlGRF4内miR396靶向位点的序列示意图(B);
图6为本发明提供的SlGRF4-SlGIF1复合基因引入miR396靶向位点突变序列前后扩增产物mSlGRF4-miR396片段和miR396-SlGIF1片段(A)及通过Overlap PCR获得的同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因扩增产物结果图(B);
图7为本发明提供的同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因转化大肠杆菌DH5α菌落(共7个菌落)阳性鉴定结果图(A);以及同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因转化农杆菌GV3101菌落(共6个菌落)阳性鉴定结果图(B);
图8为本发明提供的SlGRF4-SlGIF1和同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因分别转化Ailsa Craig番茄材料外植体再生芽情况结果图(A)及再生芽率统计结果图(B);
图9为本发明提供的同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因转化不同品种番茄材料外植体再生芽情况结果图;
图10为本发明提供的同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因转化不同品种番茄材料外植体再生芽效率统计结果图;
图11为本发明提供的非同义突变N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因转化不同品种番茄材料外植体再生芽效率统计结果图。
具体实施方式
本发明提供了一种提升番茄再生芽率的复合基因,所述复合基因含SlGRF4的突变基因和SlGIF1基因;所述SlGRF4的突变基因包括SlGRF4的同义突变基因mSlGRF4或SlGRF4的非同义突变基因N-mSlGRF4;所述SlGRF4的同义突变基因mSlGRF4的核苷酸序列如SEQ IDNO.2所示,所述SlGRF4的非同义突变基因N-mSlGRF4的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示,所述SlGIF1基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示。本发明对所述复合基因的获得方法没有特殊限定,采用常规方法构建或委托公司进行合成均可。在本发明中,所述番茄的品种优选包括Ailsa Craig、Money Maker和Micro Tom中的任意一种,其中,Ailsa Craig、MoneyMaker和Micro Tom均可从国际番茄遗传资源中心(Tomato Genetics Resource Center,https://tgrc.ucdavis.edu/)获得。
在本发明中,所述SlGRF4的突变基因和SlGIF1基因优选分别通过连接子连接;所述连接子优选包括如SEQ ID NO.5所示的核苷酸序列。
在本发明中,所述复合基因优选包括同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因(如SEQID NO.2所示的SlGRF4的同义突变基因(mSlGRF4基因)和SlGIF1基因通过核苷酸序列如SEQID NO.5所示的连接子连接获得)或非同义突变N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因(如SEQ IDNO.3所示的SlGRF4的非同义突变基因(N-mSlGRF4基因)和SlGIF1基因通过核苷酸序列如SEQ ID NO.5所示的连接子连接获得);所述同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.7所示,所述非同义突变N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因的核苷酸序列如SEQID NO.8所示。
本发明利用SlGRF4-SlGIF1复合基因的变体mSlGRF4-SlGIF1复合基因或N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因构建植物过表达载体,通过农杆菌介导的遗传转化方法,将携带的SlGRF4-SlGIF1的变体mSlGRF4-SlGIF1复合基因或N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因导入不同基因型的番茄材料中,能够实现再生芽率的提升,周期短,可转化品种多。
本发明还提供了含上述技术方案所述复合基因的植物过表达载体。在本发明中,所述植物表达载体优选包括pCAMBIA2300载体。本发明优选将mSlGRF4-SlGIF1复合基因或N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因分别插入pCAMBIA2300载体的SacⅠ和SbfⅠ双酶切位点之间。
本发明还提供了含上述技术方案所述复合基因或上述技术方案所述植物过表达载体的转基因工程菌。在本发明中,所述转基因工程菌优选包括GV3101农杆菌。本发明优选通过热激法将植物过表达载体转化至农杆菌感受态细胞中。
本发明还提供了一种提升番茄再生芽率的方法,包括以下步骤:
S1、构建含上述技术方案所述复合基因的植物过表达载体,得到含复合基因的植物过表达载体;
S2、将所述含复合基因的植物过表达载体转入转基因工程菌中,得到含复合基因的转基因工程菌;
S3、将含复合基因的转基因工程菌对番茄进行遗传转化。
本发明构建含上述技术方案所述复合基因的植物过表达载体,得到含复合基因的植物过表达载体;在本发明中,所述植物表达载体优选包括pCAMBIA2300载体。本发明优选将mSlGRF4-SlGIF1复合基因或N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因分别插入pCAMBIA2300载体的SacⅠ和SbfⅠ双酶切位点之间。
得到含复合基因的植物过表达载体后,本发明将所述含复合基因的植物过表达载体转入转基因工程菌中,得到含复合基因的转基因工程菌;在本发明中,所述转基因工程菌包括GV3101农杆菌。本发明优选通过热激法将植物过表达载体转化至农杆菌感受态细胞中。
得到含复合基因的转基因工程菌后,本发明将含复合基因的转基因工程菌对番茄进行遗传转化。本发明通过农杆菌介导的叶盘转化法转化番茄子叶。在本发明中,优选对番茄的子叶进行遗传转化。
为了进一步说明本发明,下面结合附图和实施例对本发明提供的一种提升番茄再生芽率的复合基因、植物过表达载体、转基因工程菌和转化方法进行详细地描述,但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
获取番茄SlGRF4和SlGIF1基因序列。
从番茄基因组数据库中获取与拟南芥、小麦的GRF4和GIF1的同源cDNA序列,分别命名为SlGRF4 (Gene ID:Solyc12g096070)如SEQ ID NO.1所示和SlGIF1(Gene ID:Solyc11g006230)如SEQ ID NO.4所示。
实施例2
构建番茄SlGRF4-SlGIF1复合基因过表达载体(图1)。
1、实施例1的两种基因通过连接子连接组合如SEQ ID NO.6所示,交予南京金斯瑞生物科技有限公司合成复合基因并重组到pCAMBIA1302载体,形成pCAMBIA1302-SlGRF4-SlGIF1重组载体。
2、设计SlGRF4-SlGIF1复合基因引物(表1)。
表1 引物序列
引物名称 | 引物序列 (5’–3’) |
SlGRF4-SacⅠ-F: | 5’-acgagctcATGAGTATGGCGGCGGAGAA-3’(SEQ ID NO.9) |
SlGIF1-SbfⅠ-R: | 5’-tgcctgcaggTTAATTCCCATCTTCAGAAGA-3’(SEQ ID NO.10) |
3、以pCAMBIA1302-SlGRF4-SlGIF1载体为模板,利用上述表1中SlGRF4-SacⅠ-F和SlGIF1-SbfⅠ-R引物进行PCR扩增。PCR反应体系为:1μL pCAMBIA1302-SlGRF4-SlGIF1模板DNA (80 ng/μL),25μL PrimeSTAR HS Mix (2×),1μL SlGRF4-SacⅠ-F和SlGIF1-SbfⅠ-R引物,ddH2O补齐至50μL。PCR扩增程序:95℃ 预变性3 min;95℃ 变性20 s,58℃ 退火20s,72℃ 延伸2min,35个循环,结束后胶回收纯化,对SlGRF4-SlGIF1扩增产物(图2中的A)和pCAMBIA2300(图2中的B)分别进行SacI和SbfI双酶切后连接,采用热激法将重组质粒转入大肠杆菌DH5α感受态细胞。使用SlGRF4-SacⅠ-F和SlGIF1-SbfⅠ-R引物(表1)进行菌落阳性克隆鉴定(图3),阳性菌液送至成都有康生物技术有限公司进行Sanger测序,测序结果与SlGRF4-SlGIF1复合基因序列进行比对,获得测序正确的克隆,形成pCAMBIA2300-SlGRF4-SlGIF1重组载体。
实施例3
构建番茄mSlGRF4-SlGIF1复合基因过表达载体(图4中的A)和N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因过表达载体(图4中的B)。
1、SIGRF4序列内miRNA396靶向位点序列:
miRNA396-target:5’-CGTTCAAGAAAGCATGTGGAA-3’(SEQ ID NO.15)。
2、SlGRF4序列内的miR396靶向位点引入同义突变(图5中的A,对应表2中mSlGRF4-miR396-R引物的前20bp)和非同义突变(图5中的B,对应表2 N-mSlGRF4-miR396-R引物的前20bp)所示。
3、根据mSlGRF4-SlGIF1复合基因和N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因设计overlap-PCR引物(表2)。
表2 overlap-PCR引物
引物名称 | 引物序列 (5’–3’) |
mSlGRF4-miR396-R | 5’-CTCTACGTGTTTTCTACTCCTGTTGCGGCCTCGATGCATG-3’(SEQ ID NO.11) |
mSlGRF4-miR396-F | 5’-CAGGAGTAGAAAACACGTAGAGTCTCAATCGACTGCCCAGTC-3’(SEQ ID NO.12) |
N-mSlGRF4-miR396-R | 5’-CTCAACTTGATTGCTACTCCTGTTGCGGCCTCGATGCATG-3’(SEQ ID NO.13) |
N-mSlGRF4-miR396-F | 5’-CAGGAGTAGCAATCAAGTTGAGTCTCAATCGACTGCCCAGTC-3’(SEQ ID NO.14) |
3、以验证成功的pCAMBIA2300-SlGRF4-SlGIF1为模板,首先,以上述表1中SlGRF4-SacⅠ-F和表2中mSlGRF4-miR396-R引物,扩增得到包含部分5’端SlGRF4序列及突变的miR396 序列,命名为mSlGRF4-miR396;同时,以上述表2中mSlGRF4-miR396-F和表1中SlGIF1-SbfⅠ-R引物扩增得到包含突变的miR396序列、部分3’端SlGRF4序列、连接子及SlGIF1序列,命名为miR396-SlGIF1(图6中的A)。以上两组PCR反应体系为:1μLpCAMBIA2300-SlGRF4-SlGIF1模板DNA (100 ng/μL),25μL PrimeSTAR HS Mix (2×),1μLSlGRF4-SacⅠ-F和mSlGRF4-miR396-R引物(以及另一组1μL mSlGRF4-miR396-F和SlGIF1-SbfⅠ-R),ddH2O补齐至50μL。分别进行PCR扩增程序:95℃ 预变性3 min;95℃ 变性20 s,58℃ 退火20s,72℃ 延伸2min,35个循环。
将上述两组PCR扩增产物纯化回收,配制overlap PCR反应体系:1μL mSlGRF4-miR396扩增产物DNA (180 ng/μL),1μL miR396-SlGIF1扩增产物DNA (180 ng/μL),25μLPrimeSTAR HS Mix (2×),ddH2O补齐至50μL。进行overlap PCR第一阶段扩增程序:95℃预变性3 min;95℃ 变性20 s,58℃ 退火20s,72℃ 延伸2min,5个循环。再加入上述表1中SlGRF4-SacⅠ-F和SlGIF1-SbfⅠ-R引物继续进行overlap PCR第二阶段扩增程序:95℃ 预变性3 min;95℃ 变性20 s,58℃ 退火20s,72℃ 延伸2min,30个循环,扩增片段命名为mSlGRF4-SlGIF1,结束后胶回收纯化(图6中的B)。对mSlGRF4-SlGIF1扩增产物和pCAMBIA2300分别进行SacI和SbfI双酶切后连接,采用热激法将重组质粒转入大肠杆菌DH5α感受态细胞。随机挑选7个转化后生成的单菌落,使用SlGRF4-SacⅠ-F和SlGIF1-SbfⅠ-R引物(表1)进行菌落阳性克隆鉴定(图7中的A,mSlGRF4-SlGIF1- pCAMBIA2300重组质粒转化大肠杆菌阳性鉴定结果,7组条带分别为单克隆菌落),阳性菌液送至成都有康生物技术有限公司进行Sanger测序,测序结果与mSlGRF4-SlGIF1复合基因序列进行比对,获得测序正确的克隆,形成pCAMBIA2300-mSlGRF4-SlGIF1重组载体。构建pCAMBIA2300-N-mSlGRF4-SlGIF1重组载体方法同上,使用上述表2中N-mSlGRF4-miR396-F和N-mSlGRF4-miR396-R引物进行overlap PCR引入非同义突变。
实施例4
构建复合基因过表达载体转化农杆菌。
使用热激法将上述两组验证正确pCAMBIA2300-SlGRF4-SlGIF1、 pCAMBIA2300-mSlGRF4-SlGIF1重组载体,以及pCAMBIA2300载体分别转化农杆菌GV3101感受态细胞中,随机挑选6个转化后生成的单菌落,并利用上述表1中SlGRF4-SacⅠ-F和SlGIF1-SbfⅠ-R引物进行菌落阳性克隆鉴定,将电泳片段大小在1700bp左右的阳性克隆挑出(图7中的B,mSlGRF4-SlGIF1- pCAMBIA2300重组质粒转化农杆菌阳性鉴定结果,6组条带分布为挑单克隆菌落),摇菌后加入85%甘油于-80℃冰箱中保存备用。
实施例5
农杆菌介导番茄遗传转化。
1、番茄遗传转化相关培养基配制。
种子萌发培养基: MS基础盐2.0-2.8 g/L,R3维生素(硫胺素0.5-2.0 g/L;烟酸0.2-0.8 g/L;吡哆醇0.2-0.8 g / L)50 μL/L,琼脂粉6-10 g/L,调pH至5.9,121℃高压灭菌20min。
预培养及共培养培养基(KCMS固体):MS基础盐 4.0-5.6 g/L,蔗糖15-25 g/L,磷酸二氢钾(KH2PO4)100-400 mg/L,琼脂粉6-10 g/L,硫胺素0.5-1.0 mg/L,乙酰丁香酮100-400μM,2,4-D 0.1-0.5 mg/L,激动素0.1-0.5 mg/L,调pH至5.6-5.9,121℃高压灭菌20min。
农杆菌侵染培养基(KCMS液体):MS基础盐4.0-5.6 g/L,蔗糖15-25 g/L,磷酸二氢钾(KH2PO4)100-400 mg/L,硫胺素0.5-1.0 mg/L,乙酰丁香酮100-400 μM,调pH至5.6-5.9,121℃高压灭菌20 min。
筛选培养基(2Z或1Z):MS 基础盐4.0-5.6 g/L、蔗糖25-35 g/L、琼脂6-10 g/L、Vit Nitsch (1000×)1-2 mL、玉米素核糖苷2.0 -3.0mg/L或1.0-1.5mg/L、卡那霉素50-100 mg/L、Augmentin 50-100 mg/L、Timentin 50-100 mg/L,调pH至5.6-5.9,121℃高压灭菌20min。
生根培养基(ENR):MS 基础盐2.2 g/L、蔗糖10 g/L、琼脂8 g/L、Vit Nitsch(1000×)1-2 mL、卡那霉素50-100 mg/L、Augmentin 50-100 mg/L、Timentin 50-100mg/L,调pH至5.6-5.9,121℃高压灭菌20min。
LB培养基:胰蛋白胨10g/L、酵母提取物5g/L,氯化钠10g/L,利福平25 mg/L,卡那霉素100- 200mg/L,固体需加入15%琼脂粉,121℃高压灭菌20min。
2、番茄遗传转化操作步骤。
播种消毒:番茄种子用75%酒精处理20 s,倒掉酒精,用无菌水冲洗一次,然后用5%次氯酸钠浸泡20 min,之后用无菌水冲洗4次,将种子上多余水分用无菌滤纸吸干,放入种子萌发培养基,置于25℃、16h光照/8h黑暗的恒温培养室培养;
外植体制备及预培养:待种子萌发8天后,在无菌条件下用锋利的刀片将子叶切成方块状,并转移至预培养培养基中,于25℃黑暗条件下培养1天后,可用于番茄转化。
外植体与农杆菌共培养:将过夜活化的阳性农杆菌菌液离心,用KCMS液体培养基进行菌液重悬至OD600 = 0.1后,吸取菌液加入至预培养1天的子叶中。农杆菌侵染子叶20min之后,将多余菌液吸出,移至黑暗处共培养2天。
抗性筛选:将共培养的子叶转至2Z培养基上,每皿20~30片子叶,以保证子叶所需生长空间。双层封口膜封口后,置于25℃,16h光照/8h黑暗的恒温培养室培养两周。两周后,将子叶转移到新鲜2Z培养基平板。然后每2~3周继代培养一次。2~3周后会长出白色愈伤组织。4~6周之内会出现绿芽。当芽开始出现后,转移至1Z选择性培养基,每2周继代一次外植体,待1Z培养2周后统计SlGRF4-SlGIF1、mSlGRF4-SlGIF1复合基因组以及空载对照组外质体再生芽数,结果观察到SlGRF4-SlGIF1和mSlGRF4-SlGIF1复合基因组比空载对照组外植体产生了更多再生芽(图8中的A)。
实施例6
包含SlGRF4-SlGIF1、mSlGRF4-SlGIF1复合基因的表达载体以及空载体分别转化Ailsa Craig番茄再生芽统计结果。
对包含SlGRF4-SlGIF1、mSlGRF4-SlGIF1复合基因的表达载体以及空载体分别转化Ailsa Craig番茄外植体进行再生芽率(出芽外植体个数与总外植体个数的比值)统计发现,空载体转化番茄外植体再生芽率为21%,包含SlGRF4-SlGIF1复合基因的表达载体转化番茄外植体再生芽率为37.3%,包含mSlGRF4-SlGIF1复合基因的表达载体转化番茄子叶外植体再生芽率为59.8%,两组包含复合基因的表达载体相较空载对照组(pCAMBIA2300)分别提升了16.3%和38.8%,较对照有显著性差异,说明两组复合基因均能明显提升番茄外植体遗传转化后再生芽效率。同时包含mSlGRF4-SlGIF1复合基因的表达载体转化番茄外植体再生芽率又比包含SlGRF4-SlGIF1复合基因的表达载体再生芽率进一步提高了22.5%(图8中的B),说明对SIGRF4上miRNA396靶向位点序列同义突变后的mSlGRF4-SlGIF1复合基因相较未突变的复合基因可进一步提升番茄外植体再生芽效率。
实施例7
包含同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因的表达载体转化不同基因型番茄材料再生芽统计结果。
将构建的pCAMBIA2300- mSlGRF4-SlGIF1过表达载体,通过农杆菌介导的叶盘转化法转化2组基因型番茄材料子叶外植体,具体有Money Maker和Micro Tom,对照组为pCAMBIA2300空载(图9)。结果显示,与对照组相比,包含mSlGRF4-SlGIF1复合基因的表达载体转化番茄材料Money Maker和Micro Tom,再生芽率分别为68.9%和45.6%,相较空载对照组使再生芽效率分别提升了29.6%和20.3%,均有显著性差异。说明mSlGRF4-SlGIF1复合基因可在多种不同基因型番茄材料间发挥作用,打破番茄基因型的影响,有效提升不同基因型番茄的再生芽率(图10)。
实施例8
包含非同义突变N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因的表达载体转化不同基因型番茄材料再生芽统计结果。
将上述SlGRF4-SlGIF1复合基因引入非同义突变序列构建pCAMBIA2300- N-mSlGRF4-SlGIF1过表达载体,通过农杆菌介导的叶盘转化法转化3组基因型番茄成材料子叶外植体,具体有Ailsa Craig、Money Maker和Micro Tom,对照组为pCAMBIA2300空载和包含同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因的表达载体。结果显示包含非同义突变N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因的表达载体转化Ailsa Craig、Money Maker和Micro Tom番茄材料再生芽效率分别为44.5%、58.6%和36.8%(图11),较空载体对照组分别提升了23.6%、19.3%和11.5%,差异显著。但与包含同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因的表达载体对比,AilsaCraig、Money Maker和Micro Tom再生芽效率分别降低了15.3%、10.3%和8.8%(图11)。说明尽管突变miR369位点可以使SlGRF4-SlGIF1复合基因在多种不同基因型番茄材料间发挥作用,但包含同义突变miR369位点的mSlGRF4-SlGIF1复合基因可进一步提升不同基因型番茄的再生芽率。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述,但它仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部实施例,人们还可以根据本实施例在不经创造性劳动的前提下获得其他实施例,这些实施例都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种提升番茄再生芽率的复合基因,其特征在于,所述复合基因含SlGRF4的突变基因和SlGIF1基因;所述SlGRF4的突变基因包括SlGRF4的同义突变基因mSlGRF4或SlGRF4的非同义突变基因N-mSlGRF4;所述SlGRF4的同义突变基因mSlGRF4的核苷酸序列如SEQ IDNO.2所示,所述SlGRF4的非同义突变基因N-mSlGRF4的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示,所述SlGIF1基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示。
2.根据权利要求1所述的复合基因,其特征在于,所述SlGRF4的突变基因和SlGIF1基因分别通过连接子连接;所述连接子包括如SEQ ID NO.5所示的核苷酸序列。
3.根据权利要求1所述的复合基因,其特征在于,所述复合基因包括同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因或非同义突变N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因;所述同义突变mSlGRF4-SlGIF1复合基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.7所示,所述非同义突变N-mSlGRF4-SlGIF1复合基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.8所示。
4.根据权利要求1~3任一项所述的复合基因,其特征在于,所述番茄的品种包括AilsaCraig、Money Maker和Micro Tom中的任意一种。
5.含权利要求1~3任一项所述复合基因的植物过表达载体。
6.含权利要求1~3任一项所述复合基因或权利要求5所述植物过表达载体的转基因工程菌。
7.一种提升番茄再生芽率的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、构建含权利要求1~3任一项所述复合基因的植物过表达载体,得到含复合基因的植物过表达载体;
S2、将所述含复合基因的植物过表达载体转入转基因工程菌中,得到含复合基因的转基因工程菌;
S3、将含复合基因的转基因工程菌对番茄进行遗传转化。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述植物表达载体包括pCAMBIA2300载体。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述转基因工程菌包括GV3101农杆菌。
10.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,步骤S3中,对番茄的子叶进行遗传转化。
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CN202410599363.5A CN118166001A (zh) | 2024-05-15 | 2024-05-15 | 一种提升番茄再生芽率的复合基因、植物过表达载体、转基因工程菌和转化方法 |
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CN202410599363.5A CN118166001A (zh) | 2024-05-15 | 2024-05-15 | 一种提升番茄再生芽率的复合基因、植物过表达载体、转基因工程菌和转化方法 |
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CN114667292A (zh) * | 2019-07-11 | 2022-06-24 | 加利福尼亚大学董事会 | 用生长调节因子(grf)、grf相互作用因子(gif)或嵌合grf-gif改进植物再生的方法 |
US20240018535A1 (en) * | 2020-03-19 | 2024-01-18 | Institute Of Genetics And Developmental Biology, Chinese Academy Of Sciences | Method for improving plant genetic transformation and gene editing efficiency |
-
2024
- 2024-05-15 CN CN202410599363.5A patent/CN118166001A/zh active Pending
Patent Citations (3)
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