[发明专利]调控花生侧枝角度、生长习性和株型的基因LBA5及其应用

说明书

本发明属于生物技术和基因工程技术领域，提供一种调控花生侧枝角度、生长习性和株型的基因LBA5及其应用，从花生中定位并克隆了一个控制花生侧枝角度、生长习性和株型的主效基因LBA5，其包含两个同源基因LBA5b和LBA5a及它们的启动子；通过杂交回交等对该基因等位变异的选择可以实现对花生侧枝与主茎间的夹角进行遗传改良；通过对该基因进行基因工程操作及对该基因的启动子序列的改变，可以调节匍匐品种花生中该基因的功能或表达量进而调节花生侧枝与主茎间的夹角；因此，基因LBA5的两个同源基因LBA5b和LBA5a以及它们的启动子均可在花生乃至其它作物的侧枝角度、生长习性和株型的遗传改良和基因工程改良中应用。

技术领域：

本发明属于植物生物技术和植物基因工程领域，涉及一种调控花生侧枝角度和生长习性的株型基因LBA5及其应用，利用基因LBA5及其同源基因对花生及其他作物的株型进行生物技术改良或遗传改良。

背景技术：

植物侧枝的生长角度决定着整个植株的株型，对于多数植物来说，侧枝一般是非垂直的，便于群体内获得更多的阳光、空气等资源。关于侧枝角度的遗传控制在模式植物中已经有十分丰富的研究(Roychoudhry and Kepinski 2015)。早期，已经有人研究将重力决定的侧枝角度(Gravitropic set-point angle，GSA)与向地性生长区分开(Digby andFirn 1995)。向(背)重力性决定侧枝角度是一类由生长素的非对称性分布调节的，生长素的合成相关基因以及其信号通路TIR1/AFB-Aux/IAA-ARF在对侧枝角度的调控中已被比较详细的诠释(Roychoudhry,Delbianco et al.2013)。另外，通过突变体等手段另外有多个相关的基因被发现和验证，其中包括三个转录因子IDD14、IDD15和IDD16，协调控制生长素的合成和运输，其中IDD15的失活能够显著的增加侧枝与垂直方向的角度(Dayong,Jingboet al.2013)。除了模式植物拟南芥，在多种作物中也通过正向遗传学的手段，获得了多个控制侧枝或分蘖角度的基因。水稻中利用一个散生株型的突变体与直立生长的水稻品种回交多次获得的导入系la1-ZF802与多个普通水稻杂交构建的F₂精细定位并克隆了水稻散生基因LAZY1，这一基因是一个单子叶草本植物中特异的基因，它在生长素的极性运输中发挥负调节作用，去功能化的lazy1基因背景下，生长素的极性运输增强，降低了分蘖的向重力性，进而导致分蘖角度增大(Li,Wang et al.2007)。玉米中分蘖角度的图位克隆工作也发现一个位点，其对应的功能基因与水稻lazy1同源的基因ZmLAZY1具有类似的功能(Zhaobin,Chuan et al.2013)。玉米中还发现了一个控制雄蕊分枝角度的基因BAD1，它是一个TCP转录因子，在侧枝基部的叶枕形成中发挥作用(Fang,Renata et al.2012)。水稻中另外一个控制分蘖角度的主效QTL位点是TAC1，TAC1表达量的降低可以使水稻的分蘖接近垂直生长，它在高纬度地区的粳稻密植中发挥了重要的作用(Yu,Lin et al.2007)。另外，它的同源基因在其他单子叶草本植物芒草中也发挥具有类似的功能(Zhao,Huai etal.2014)。对于野生匍匐水稻与栽培水稻株型差异进行的遗传定位也发现了一个控制水稻分蘖角度的主效QTL位点PROG1，它是匍匐野生水稻驯化为直立栽培水稻的一个关键位点，编码一个C2H2株型锌指蛋白，去功能化的prog1可以使水稻从匍匐生长走向直立生长(Jin,Huang et al.2008,Tan,Li et al.2008)。独角金内酯作为新发现的一种植物内源激素，在侧枝角度的调节中也发挥了重要的作用，其合成基因突变体sols可以通过降低生长素的合成，抑制水稻分蘖的向地性，部分地恢复lazy1突变体的松散的表株型(Dajun,Dongqin etal.2014)。最近在油菜的侧枝角度研究中，利用关联分析和连锁群体定位的方式也发现了多个控制侧枝角度的位点(Liu,Wang et al.2016,Sun,Wang et al.2016)，其中利用极端群体法和关键区域连锁定位的策略定位到了一个候选基因BnaYUCCA6，功能预测是一个生长素合成途径中的一个关键基因，在侧枝角度大小不同的材料间存在多个SNP差异，进一步研究推断是该基因表达量的差异在发挥作用(Hui,Cheng et al.2016)。