紫花苜蓿MsCYP19-1B基因在調控植物開花和生物產量中的應用

本發明涉及植物基因工程，具體地說，涉及紫花苜蓿mscyp19-1b基因在調控植物開花和生物產量中的應用。

背景技術：

1、紫花苜蓿（ medicagos atival.）屬于豆科苜蓿屬草本植物，是世界上種植面積最大、經濟價值最高的飼草，享有“牧草之王”的美譽。紫花苜蓿作為世界上最重要的飼用作物之一，蛋白質含量豐富，品質好，其高質量生產對于畜牧業和奶業的發展具有重要意義。開花時間對苜蓿的成熟和產量有重要影響，通過提早或延遲開花，紫花苜蓿不僅可以較長時間保持較高的飼草質量，同時可以通過延長農民收獲時間，方便管理，不會造成飼草質量的嚴重損失。因此，通過改變紫花苜蓿開花時間早晚，進而獲得理想開花時間的優質種質資源成為苜蓿育種的重要目標。

2、親環素（cyclophilins，cyps）屬于親免蛋白家族，其存在于所有生物體中并且在多種細胞中廣泛表達。cyp具有肽基-脯氨酰順反異構酶（ppiase）活性，其可以催化脯氨酸n端肽鍵的順/反異構化，是蛋白質折疊的重要限速步驟。cyp基因在植物中發揮多種功能，不僅可以作為分子伴侶對植物的生長發育、代謝調控及脅迫應答等方面發揮一定的調控功能，同時也可以響應光、溫等環境因子，從而影響植物自身形態建成。

3、通過對比分析處理前后樣品中的差異轉錄本，能夠揭示生物學過程在處理前后的轉錄調控分子機制，從而為深入理解相關生物過程提供重要依據。同時，紫花苜蓿中的cyp基因調控植物開花時間和產量的功能研究較少，其如何調控植物生長發育尚不清楚。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供紫花苜蓿mscyp19-1b基因在調控植物開花和生物產量中的應用。

2、本發明選取野生型和過表達 mscyp19- 1b紫花苜蓿在長日照和短日照處理條件下，進行表型和轉錄組分析，挖掘與過表達 mscyp19- 1b株系呈早花表型和產量變化的相關應答通路與基因，以期揭示 mscyp19- 1b在調控紫花苜蓿開花時間和產量的分子機理。

3、第一方面，本發明提供紫花苜蓿 mscyp19- 1b基因，其為編碼如下蛋白質（a）或（b）的基因：

4、（a）由seq?idno:2所示的氨基酸序列組成的蛋白質；或

5、（b）seq?idno:2所示序列經取代、缺失或添加一個或幾個氨基酸且具有同等功能的由（a）衍生的蛋白質。

6、第二方面，本發明提供含有所述基因 mscyp19- 1b的生物材料，所述生物材料包括但不限于重組dna、表達盒、轉座子、質粒載體、病毒載體、工程菌或轉基因細胞系。

7、第三方面，本發明提供所述基因 mscyp19- 1b或含有所述基因的生物材料在調控植物開花和生物產量中的應用。

8、進一步地，所述調控是使植物提早開花和生物產量。

9、進一步地，所述植物包括豆科苜蓿屬草本植物，優選紫花苜蓿。

10、第四方面，本發明提供 mscyp19- 1b或含有所述基因的生物材料在調控苜蓿品質方面的作用。

11、進一步地，所述調控是使紫花苜蓿的飼草品質下降。

12、第五方面，本發明提供一種使苜蓿提早開花的方法，所述方法包括：利用基因工程手段，在苜蓿中過表達所述基因 mscyp19- 1b。

13、第六方面，本發明提供一種培育苜蓿早熟品種、高產的方法，所述方法包括：利用基因工程手段，在苜蓿中過表達所述基因 mscyp19- 1b。

14、第七方面，本發明提供一種改良苜蓿飼草品質的方法，所述方法包括：利用基因工程手段，在苜蓿中過表達或沉默所述基因 mscyp19- 1b。

15、進一步地，所述過表達的方式可選自以下1）~5），或任選的組合：

16、1）通過導入具有所述基因的質粒；

17、2）通過增加植物染色體上所述基因的拷貝數；

18、3）通過改變植物染色體上所述基因的啟動子序列；

19、4）通過將強啟動子（如camv35s啟動子）與所述基因可操作地連接；

20、5）通過導入增強子。

21、基因 mscyp19- 1b可以成功與pcambia1300super-flag載體連接，并且載體上的flag標簽不會影響目的蛋白的功能、性質，不會與目的蛋白相互作用，僅作為檢測功能使用，可對融合蛋白下游進行研究。

22、camv35s啟動子可在雙子葉植物的組織中高效表達，使得 mscyp19- 1b在紫花苜蓿植株中過量表達，充分發揮其功能。

23、第八方面，本發明提供按照所述方法獲得的轉基因苜蓿在植物育種中的應用。

24、育種方法包括但不限于轉基因、雜交、回交、自交或無性繁殖。

25、借由上述技術方案，本發明至少具有下列優點及有益效果：

26、本發明首次克隆出能夠促使紫花苜蓿呈現出早花表型的基因 mscyp19- 1b，應用該基因可以使紫花苜蓿提早開花和生物產量，對培育苜蓿早熟、高產品種具有重要的指導意義；沉默該基因可能會提高苜蓿的品質，該早花品系對于在某些短日照地區和種子生產的紫花苜蓿具有實際指導意義。同時，本發明明確了 mscyp19- 1b基因在調控苜蓿開花時間中的分子機理，進一步解析調控紫花苜蓿開花和生物產量的分子模塊，可以豐富相應的分子機制，進而為選育苜蓿早熟、高產品種提供新的育種方向。

技術特征：

1.紫花苜蓿mscyp19-1b基因在調控植物開花和生物產量中的應用；

2.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述調控是使植物提早開花。

3.根據權利要求1或2所述的應用，其特征在于，所述植物包括豆科苜蓿屬草本植物。

4.根據權利要求1或2所述的應用，其特征在于，所述植物為紫花苜蓿。

5.一種使苜蓿提早開花的方法，其特征在于，所述方法包括：利用基因工程手段，在苜蓿中過表達權利要求1中所述的mscyp19-1b基因。

6.一種培育苜蓿早熟、高產品種的方法，其特征在于，所述方法包括：利用基因工程手段，在苜蓿中過表達權利要求1中所述的mscyp19-1b基因。

7.一種改良苜蓿飼草品質的方法，其特征在于，所述方法包括：利用基因工程手段，在苜蓿中過表達或沉默權利要求1中所述的mscyp19-1b基因。

8.根據權利要求5-7任一項所述的方法，其特征在于，所述過表達的方式選自以下1）~5），或任選的組合：

9.按照權利要求5-8任一項所述方法獲得的轉基因苜蓿在植物育種中的應用。

10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，育種方法包括轉基因、雜交、回交、自交或無性繁殖。

技術總結
本發明涉及植物基因工程技術領域，提供紫花苜蓿MsCYP19?1B基因在調控植物開花和生物產量中的應用。本發明首次發現MsCYP19?1B基因可以使紫花苜蓿提早開花和提高生物產量，對培育苜蓿早熟、高產優質品種具有重要指導意義；同時，本發明明確了MsCYP19?1B基因在調控苜蓿開花時間中的分子機理，進一步解析調控紫花苜蓿開花和生物產量的分子模塊，可以豐富相應的分子機制，進而為選育苜蓿早熟、高產品種提供新的育種方向。

技術研發人員：馬西青,畢磊,馬舒,劉真真,劉景富,王暢,劉朝陽,徐欣欣
受保護的技術使用者：中國農業大學
技術研發日：
技術公布日：2024/10/14