一种多叶片数和高生物量的烟草株系的创制方法

专利2026-08-09  13


本发明属于农业生物技术应用领域,具体涉及一种多叶片数和高生物量的烟草株系的创制方法。


背景技术:

1、烟草是生物技术应用的模式植物,被广泛应用于有关病毒和转基因的研究;烟草叶片是生物反应器中重要的植物底盘,目前广泛应用于生产重组抗体、疫苗等重要的药用蛋白。此外,烟草的种子油含量高,无烟碱,饱和脂肪酸含量少,在替代食用油方面有潜在利用价值,还可以经过酯交换生产可再生生物燃料。因而,创制多叶片数、高生物量以及高种子产量的烟草株系,对合成生物学以及烟油利用具有重要的价值。

2、分枝在构成株型方面具有重要作用,其本身也有很高的观赏价值。在生产实践中,人们发现粮食作物的分枝、分蘖的多少会影响其结实率进而影响粮食产量。对于大豆、花生等豆科植物,有效分枝数目决定着作物荚果的数量;对于水稻、小麦等禾本科作物,有效分蘖数目决定作物穗数。所以,提高有效分枝的数目,可提高作物的产量。在玉米的栽培过程中发现其分枝越少,玉米产量越高,因而可以通过减少其分枝数达到增产的目的。分枝虽然受环境的影响,但主要还是由遗传物质决定。目前,在植物分枝分子方面的研究中,已在拟南芥、水稻、番茄、烟草等植物中发现了与分枝有关的基因并进行相关报道,这说明参与分枝的基因数量众多。

3、但是,目前还没有同时提升烟草生物量和种子产量的方法。本发明利用改变烟草株型调控基因,进一步影响烟草株型,从而获得多叶片、高生物量和高种子油含量的方法。

4、在本研究中,ntmbd1基因调节腋芽生长和分枝的数目,这使它成为作物遗传改良的宝贵基因。该基因不太适应于水稻、玉米、谷子等禾本科植物,因为分蘖过多会导致影响产量降低;然而,对于一些饲料作物,如紫花苜蓿、青贮玉米、甜高粱等,分枝越多,生物产量越高。因此,可以通过降低这些作物中mbd1同源基因及其表达,从而促进分枝的生长,进而提高生物产量。基于此,提出本发明。


技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题,提出了一种多叶片数和高生物量的烟草株系的创制方法,通过改变烟草株型调控基因,进一步影响烟草株型,或者通过采用crispr/cas9技术创制编辑材料的方法,实现了获得多叶片、高生物量和高种子油含量的烟草株系。

2、本发明的技术方案是:

3、本发明提供一种烟草mbd1突变体,所述突变体的氨基酸序列如seq id no.3所示。

4、进一步的,所述突变体是在seq id no.2的基础上,将第275位的色氨酸突变为终止密码子后得到。

5、本发明提供了一种多叶片数和高生物量的烟草株系的创制方法,所述方法通过以下任一种方式实现:

6、(1)创制并筛选烟草mbd1突变体;

7、(2)通过crispr/cas9创制编辑材料。

8、进一步的,所述方式(1)包括以下步骤:

9、在核苷酸序列seq id no.1的基础上,将cds第824位的鸟嘌呤突变为腺嘌呤,使其编码的蛋白在氨基酸序列中第275位的色氨酸突变为终止密码子,编码蛋白发生突变得到如seq id no.3所示的突变体,获得多叶片数和高生物量的烟草株系。

10、进一步的,所述方式(2)包括以下步骤:

11、1)针对序列为seq id no.6的靶向基因nbmbd1构建载体,设计nbmbd1编码区的靶点序列seq id no.7,与pdc40-u6-sg载体连接构建p40-max-sg3基因编辑载体;合成序列为seq id no.8和seq id no.9的两条单链的引物进行退火反应;

12、2)设计pdc40-u6-sg载体的酶切位点,选取bsai酶切位点,回收质粒;利用t4连接酶将靶点序列连接到表达载体中;

13、3)将构建好的载体导入eh105农杆菌感受态细胞,利用叶盘法转化本氏烟获得多分枝、高生物量的再生株系。

14、本发明的有益效果:

15、本发明通过定位分析控制mbd1突变体表型的基因,突变特定位点后得到突变体,应用于创制烟草株系,能够促进其分枝的生长,提升该烟草株系的叶片数和生物量,使得制得的烟草株系具有多叶片数、高生物量和高种子产量的特性。另外,这一多叶片数、高生物量、高种子产量的烟草株系的获得还可以通过采用crispr/cas9基因编辑技术创制编辑材料,获得的烟草株系可增加生物量。



技术特征:

1.一种烟草mbd1突变体,其特征在于,所述突变体的氨基酸序列如seq id no.3所示。

2.根据权利要求1所述的突变体,其特征在于,所述突变体是在seq id no.2的基础上,将第275位的色氨酸突变为终止密码子后得到。

3.一种多叶片数和高生物量的烟草株系的创制方法,其特征在于,所述方法通过以下任一种方式实现:

4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方式(1)包括以下步骤:

5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方式(2)包括以下步骤:


技术总结
本发明属于农业生物技术应用领域,具体涉及一种多叶片数和高生物量的烟草株系的创制方法,通过创制并筛选烟草mbd1突变体或者通过CRISPR/Cas9创制编辑材料获得上述烟草株系,其中,突变体的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。具体的,通过将CDS第824位的鸟嘌呤突变为腺嘌呤,导致相应编码蛋白发生突变,得到如SEQ ID NO.3所示的突变体材料;或者通过CRISPR/Cas9基因编辑技术获得上述烟草株系。本发明通过改变烟草株型调控基因,进一步影响烟草株型,或者通过采用CRISPR/Cas9技术创制编辑材料的方法,实现了获得多叶片、高生物量和高种子油含量的烟草株系。

技术研发人员:代常波,吴新儒,王李先秋,孙玉合,吕婧,陈浣
受保护的技术使用者:中国农业科学院烟草研究所(中国烟草总公司青州烟草研究所)
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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