一种紫花苜蓿MsAP1基因、及其应用

本发明涉及生物，具体而言，涉及一种紫花苜蓿 msap1基因、及其应用。

背景技术：

1、紫花苜蓿以产量高、品质好和适应性广而广泛种植。紫花苜蓿蛋白含量高，富含多种维生素和矿物质，不仅能提高牲畜的产奶效率还能增强免疫力。紫花苜蓿作为豆科牧草，在改善土壤肥力、固氮以及促进生态平衡方面也发挥着重要作用。紫花苜蓿在现代畜牧业和农业生产中具有不可替代的地位和经济价值。

2、紫花苜蓿的开花时间对其产量和品质有着重要的影响。当紫花苜蓿开花时，营养再分配转向花和种子的发育，而投入到营养体的养分和能量将减少，导致产量降低。另外，紫花苜蓿开花后，其纤维素和木质素含量会显著增加，导致适口性差，消化率降低，从而影响牧草的品质。开花时间与种子产量也有密切联系，开花过早，营养生长阶段发育不完善，积累物质少而导致花少、种子产量和质量低。紫花苜蓿作为多次刈割获取营养体的牧草，开花是刈割的标志之一。开花前刈割保证了品质但是降低了产量，开花后刈割虽然保证了产量但是品质降低。因此，通过研究并推迟紫花苜蓿的开花时间，延长紫花苜蓿的营养生长阶段是当前亟待解决的问题之一。

3、蛋白互作是基因间相互作用和信号传递的关键机制之一，在植物生长发育中扮演着至关重要的角色。蛋白互作网络能够形成复杂的调控系统，协调调节不同基因的表达，促进细胞分化、器官形成和植物整体生长。了解和研究蛋白质互作对于揭示植物生长发育调控的分子机制具有重要意义。

4、本发明的前期研究发现 mscal基因过表达使转基因拟南芥提前开花，矮化，莲座叶减少；另外，转基因拟南芥由无限花序变为有限花序。对已知的调控拟南芥开花时间和花器官发育基因的定量结果显示， mscal能够调控下游开花和花器官发育相关基因表达。在紫花苜蓿中，通过降低 mscal表达延迟开花，降低了粗纤维和木质素含量，提高了牧草消化率和粗蛋白含量，但其分子调控机制尚未解析。本发明将通过研究mscal互作蛋白，探索其在紫花苜蓿成花的分子机制。

技术实现思路

1、为了达成上述目的，本发明首先提供一种紫花苜蓿 msap1基因，所述 msap1基因的核苷酸序列如seq id no .3所示。

2、本发明还提供一种紫花苜蓿 msap1基因，所述 msap1基因的编码氨基酸序列如seqid no .4所示。

3、本发明还提供与上述 msap1基因相关的生物材料，为下述b1)至b5)中的任一种：

4、b1)含有上述 msap1基因的表达盒；

5、b2)含有上述 msap1基因的重组载体，

6、b3)含有上述 msap1基因的重组微生物；

7、b4)含有b1)所述表达盒的重组载体；

8、b5)含有b2)所述重组载体的重组微生物。

9、本发明还提供一种如上述的 msap1基因或者如上述的生物材料在紫花苜蓿育种的应用。

10、在某些实施例中，所述应用为构建高品质的紫花苜蓿；

11、在某些实施例中，所述应用通过调控 msap1基因的表达实现。

12、在某些实施例中，所述调控 msap1基因的表达为上调 msap1基因的表达或者下调 msap1基因的表达。

13、在某些实施例中，所述调控 msap1基因的表达为沉默 msap1基因的表达或者 msap1基因过表达。

14、本发明还提供一种检测紫花苜蓿开花时间的方法，所述方法包含定量检测 msap1基因表达量的步骤。

15、本发明最后提供一种制备高品质的紫花苜蓿的方法，所述方法包含调控 msap1基因的步骤。

16、本发明与现有技术相比，至少具有如下有益效果：

17、本发明利用酵母表达体系证明了 mscal基因的c端具有转录自激活活性。利用去除自激活结构域的 mscal基因筛选到了3个 mads-box基因，基因功能注释表明这3个 mads基因分别是拟南芥 ap1， agl6和 sep3同源基因。进一步通过酵母一对一杂交，bifc实验和pull-down 实验，证明了mscal与msap1蛋白存在相互作用。mscal和 msap1共表达实验证明了mscal/msap1 异源二聚体增强了对下游基因的转录激活能力。此外，emsa 实验也证明了mscal与msap1形成二聚体是结合到msap1启动子 carg-box元件上的必要条件，从而促进 msap1基因转录。

18、通过 rt-pcr，克隆了紫花苜蓿 msap1基因，该基因的开放阅读框是723bp，编码240个氨基酸残基，是拟南芥 ap1同源基因。msap1含有一个mads 结构域是植物特异性 mads转录因子，与蒺藜苜mtpim基因同源性高达99.1%。过表达 msap1基因拟南芥造成植物提前开花和顶端花序结构变异，表明 msap1可能在紫花苜蓿中同时控制开花时间和花器官组织发育。

技术特征：

1.一种紫花苜蓿msap1基因，其特征在于，所述msap1基因的核苷酸序列如seq id no.3所示。

2.一种紫花苜蓿msap1基因，其特征在于，所述msap1基因的编码氨基酸序列如seq idno .4所示。

3.与权利要求1所述msap1基因相关的生物材料，为下述b1)至b5)中的任一种：

4.一种如权利要求1所述的msap1基因或者如权利要求3所述的生物材料在紫花苜蓿育种的应用。

5.根据权利要求4的应用，其特征在于，所述应用为构建高品质的紫花苜蓿。

6.根据权利要求4的应用，其特征在于，所述应用通过调控msap1基因的表达实现。

7.根据权利要求6的应用，其特征在于，所述调控msap1基因的表达为上调msap1基因的表达或者下调msap1基因的表达。

8.根据权利要求6的应用，其特征在于，所述调控msap1基因的表达为沉默msap1基因的表达或者msap1基因过表达。

9.一种检测紫花苜蓿开花时间的方法，其特征在于，所述方法包含定量检测msap1基因表达量的步骤。

10.一种制备高品质的紫花苜蓿的方法，其特征在于，所述方法包含调控msap1基因的步骤。

技术总结本发明涉及生物技术领域，具体而言，涉及一种紫花苜蓿MsAP1基因、及其应用；本发明证明了MsCAL与MsAP1蛋白存在相互作用。MsCAL/MsAP1异源二聚体增强了对下游基因的转录激活能力。此外，MsCAL与MsAP1形成二聚体是结合到MsAP1启动子CArG‑box元件上的必要条件，从而促进MsAP1基因转录。MsAP1含有一个MADS结构域是植物特异性MADS转录因子。过表达MsAP1基因拟南芥造成植物提前开花和顶端花序结构变异，表明MsAP1可能在紫花苜蓿中同时控制开花时间和花器官组织发育。技术研发人员：康俊梅,蒋旭,张丽丽,何飞,陈林,王雪,李明娜受保护的技术使用者：中国农业科学院北京畜牧兽医研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/12