敲除毛白杨ASHR3基因在提高木材产量中的应用及其方法与流程

本发明涉及本发明涉及生物，具体涉及敲除毛白杨ashr3基因在提高木材产量中的应用，还涉及提高木材产量的方法。

背景技术：

1、木材从生物学角度来讲，一般指的是树木的木质部部分，其在植物的生长发育过程中由次生发育分化而来。杨树的地上部分次生发育过程是外始式的，首先由顶端分生组织向下分裂分化形成原形成层，并进一步形成初生维管组织，之后初生木质部之间的薄壁细胞脱分化形成束间形成层，然后初生维管束中的束中形成层和束间形成层共同构成维管形成层，维管形成层通过平周分裂和垂周分裂形成不断生长的木质部和韧皮部，最终形成了木材（miyashima et al., 2013）。木材被作为原材料广泛应用于各种生活用品的制作中，如家具、 造纸、包装箱、胶合板、装修材料等等。同时随着各种人造新品如工字复合梁、胶合木、单板层积材、平行定向成材 (psl)、华夫刨花板、复合板、定向刨花板（taquetti etal., 2023）。因此，挖掘木材调控的关键基因（尤其是植物激素信号通路的调控因子），解析木材次生发育的分子调控机制，利用分子育种手段改良木材品质，将会是缓解木材供需矛盾最有效的方法之一。

2、表观修饰是dna序列不发生改变的情况下，通过化学修饰、染色质结构变化或利用非编码rna（如mirna）来调控基因表达的遗传机制。其中组蛋白修饰是其中重要的组成部分，目前已有报道的组蛋白修饰主要发生在赖氨酸、丝氨酸、苏氨酸、精氨酸位点，修饰类型主要有甲基化、乙酰化、泛素化、磷酸化等。其中组蛋白赖氨酸甲基化修饰的类型和功能最为多样，组蛋白h3k9和h3k27甲基化通常介导基因沉默，而组蛋白h3k4和h4k36甲基化通常与基因激活相关联（liu et al., 2010）。目前大量关于组蛋白甲基化修饰的研究表明其广泛参与到了植物的各个生长发育过程中，例如sdg8、sdg26、sdg4是建立h3k36me2/3 甲基化相关的重要甲基转移酶。sdg8通过介导h3k36me2/3进而激活flc和mads基因的表达来影响开花(maf)基因的表达，而sdg26可以间接抑制该基因的表达。因而sdg8和 sdg26的突变分别会导致早花和晚花表型（xu et al., 2008; zhao et al., 2005）。维管形成层的发育过程中也有组蛋白甲基化的参与。fie是prc2的组成成分，主要在维管组织中表达，fie 缺失突变会导致根中产生异位的初生和次生木质部。拟南芥中多个基因的ch、chg、chh位点的去甲基化与维管发育过程息息相关。巨桉木质部的发育过程中的许多关键基因如 hr-zipiii的同源基因athb8和athb15、rev、knt7、wox4都富含h3k4me3，巨桉中木质素合成关键基因cad2和cad3均富含h3k4me3，有助于木质素的沉积（inácio et al., 2022）。这些报道均暗示了组蛋白甲基转移酶在植物的维管形成层发育中扮演着重要的调控角色。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种敲除毛白杨ashr3基因在提高木材产量中的应用；本发明的目的之二在于提供一种提高毛白杨木材产量的方法。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、1、敲除毛白杨ashr3基因在提高木材产量中的应用，所述敲除毛白杨ashr3基因包括毛白杨基因ashr3a和ashr3b，所述ashr3a的核苷酸序列如seq id no.1所示；所述ashr3b的核苷酸序列如seq id no.2所示。

4、本发明优选的，所述敲除毛白杨ashr3基因的方法是使用 crispr/cas9 技术。

5、本发明优选的，所述敲除毛白杨ashr3基因是将ashr3的crispr/cas9基因编辑载体转化毛白杨，获得ashr3基因编辑突变的转基因植株，获得的转基因植株木材产量提高。

6、本发明优选的，所述提高木材产量是通过提高茎木质部层数、形成层层数和分支数提高木材产量。

7、2、一种提高毛白杨木材产量的方法，具体方法是将ashr3的crispr/cas9 基因编辑载体转化毛白杨，获得ptoashr3基因编辑突变的转基因植株。

8、本发明优选的，所述转化毛白杨的方法是采用农杆菌介导。

9、本发明优选的，所述农杆菌为农杆菌 gv3101。

10、本发明优选的，所述ashr3的crispr/cas9基因编辑载体以seq id no.3~4、seq idno.5~6和seq id no.7~8所示序列为引导序列。

11、本发明的有益效果在于：本发明提供了敲除毛白杨ashr3基因在提高木材产量中的应用，通过将ashr3敲除植物载体导入毛白杨中，获得了ashr3 敲除转基因植株；在敲除植株中茎木质部占比显著高于wt，木质部层数和形成层层数也显著增多；该结果说明缺失ashr3 后杨树茎形成层活性及木质部分化受到了促进。

技术特征：

1.敲除毛白杨ashr3基因在提高木材产量中的应用，其特征在于：所述敲除毛白杨ashr3基因包括毛白杨基因 ashr3a 和 ashr3b，所述 ashr3a的核苷酸序列如seq id no.1所示；所述ashr3b 的核苷酸序列如seq id no.2所示。

2.根据权利要求1所述敲除毛白杨ashr3基因在提高木材产量中的应用，其特征在于：所述敲除毛白杨ashr3基因的方法是使用 crispr/cas9 技术。

3.根据权利要求2所述敲除毛白杨ashr3基因在提高木材产量中的应用，其特征在于：所述敲除毛白杨ashr3基因是将ashr3的crispr/cas9基因编辑载体转化毛白杨，获得ashr3基因编辑突变的转基因植株，获得的转基因植株木材产量提高。

4.根据权利要求 1 所述敲除毛白杨ashr3基因在提高木材产量中的应用，其特征在于：所述提高木材产量是通过提高茎木质部层数、形成层层数和分枝数提高木材产量。

5.一种提高毛白杨木材产量的方法，其特征在于：具体方法是将ashr3的crispr/cas9基因编辑载体转化毛白杨，获得ptoashr3基因编辑突变的转基因植株。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述转化毛白杨的方法是采用农杆菌介导。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述农杆菌为农杆菌 gv3101。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述ashr3的crispr/cas9基因编辑载体以seq id no.3~4、seq id no.5~6和seq id no.7~8所示序列为引导序列。

技术总结本发明公开了敲除毛白杨ASHR3基因在提高木材产量中的应用及其方法，通过将ASHR3敲除植物载体导入毛白杨中，获得了ASHR3敲除转基因植株；在敲除植株中茎木质部占比显著高于WT，木质部层数以及形成层层数也显著增多；该结果说明缺失ASHR3后杨树茎形成层活性及木质部分化受到了促进，对杨树的开发利用具有重要意义。技术研发人员：罗克明,祝顺琴,张红菲,陈昌稳受保护的技术使用者：西部（重庆）科学城种质创制大科学中心技术研发日：技术公布日：2024/10/10