小麦TaSmD3基因在提高小麦抗倒伏能力中的应用

本发明涉及植物基因工程，具体涉及小麦tasmd3基因在提高小麦抗倒伏能力中的应用。

背景技术：

1、小麦是世界上重要的粮食作物之一，在世界各地广泛分布，养活了世界上约40％的人口，是人类获取能量的主要来源。随着全世界人口数量的增加，粮食需求量也随之增加。为了满足庞大人口的粮食需求，改良小麦优异的农艺性状成为提高小麦产量的重要途径。影响小麦产量的因素有很多，其中株高是影响小麦株型和产量潜力的重要性状。过高的株高会导致小麦出现倒伏现象， 科学家通过引入rht-b1和rht-d1等半矮化等位基因来降低植株高度，从而增强小麦的抗倒伏能力，以此来提高小麦产量。而如果能够在不影响最终产量的前提下适当降低株高，就可以增强小麦抗倒伏能力，提高收获指数，促进高产稳产。

2、在小麦育种实践中，降低株高的矮秆基因大体可分为三类：d-草丛型矮生基因、us-单茎矮生基因和rht(reduced height)-降低株高的主效矮秆基因(mcitnosh r a etal,1998)。我们常提到的矮秆基因专指rht基因。利用遗传分析方法已经在小麦中鉴定出25个rht类矮秆基因。这些rht基因具有降低株高的作用，大多数位于小麦的第四同源染色体群(叶亚琼等，2015)。

3、虽然目前已经鉴定出了一些矮秆基因可以增强小麦抗倒伏能力，但对于生产应用来说还远远不够。因此，需要通过正向遗传学或者反向遗传学等技术手段挖掘更多的小麦矮秆基因来增强小麦抗倒伏能力。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明的目的是提供小麦tasmd3基因在提高小麦抗倒伏能力中的应用。本发明研究发现，小麦tasmd3基因能够调控小麦的株高，在不影响产量的情况下，提高了小麦的抗倒伏能力，可作为新的小麦矮秆基因。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一方面，提供小麦tasmd3基因在如下(1)-(3)任一项中的应用：

4、(1)调控小麦株高；

5、(2)调控小麦抗倒伏性状；

6、(3)培育矮秆小麦品种；

7、所述小麦tasmd3基因是如下i)-v)任一所示的dna分子：

8、i)核苷酸序列是seq id no.1所示的dna分子；

9、ii)核苷酸序列是seq id no.2所示的dna分子；

10、iii)核苷酸序列是seq id no.3所示的dna分子；

11、iv)除i)-iii)以外的编码seq id no.4所示氨基酸序列的dna分子；

12、v)与i)或ii)或iii)限定的dna片段具有75％或75％以上同一性，且编码的蛋白在功能上与seq id no.4所示的蛋白等价的dna分子。

13、这里使用的术语“同一性”指与天然核酸序列的序列相似性。同源性可以用计算机软件进行评价，例如可采用blast算法测定(altschul et al.1990.journal of molecularbiology 215:403-410；karlin and altschul.1993.proceedings of the nationalacademy of sciences 90:5873-5877)。

14、上述核酸分子中，所述75％或75％以上同源性可以为至少75％、80％、85％、90％、95％、96％、98％或99％的同源性。

15、本发明的第二方面，提供小麦tasmd3基因编码的蛋白在如下(1)或(2)中的应用：

16、(1)调控小麦株高；

17、(2)调控小麦抗倒伏性状。

18、上述应用中，所述小麦tasmd3基因编码的蛋白的氨基酸序列如seq id no.4所示。

19、本发明的第三方面，提供含有小麦tasmd3基因的重组表达载体或基因工程菌在如下如下(1)-(3)任一项中的应用：

20、(1)调控小麦株高；

21、(2)调控小麦抗倒伏性状；

22、(3)培育矮秆小麦品种。

23、上述应用中，所述重组表达载体优选为携带小麦tasmd3基因的crispr/cas9编辑载体。

24、本发明的第四方面，提供一种提高小麦抗倒伏能力的方法，包括以下步骤：

25、对小麦基因组中的tasmd3基因进行突变处理，获得株高降低、抗倒伏能力提高的小麦突变体株系。

26、优选的，对小麦基因组中的tasmd3基因进行突变处理的方法为：选取tasmd3基因组上两个片段作为靶点序列构建crispr/cas9敲除载体，然后导入农杆菌，并用农杆菌介导法转化小麦幼胚。

27、本发明的第五方面，提供一种培育小麦矮秆品种的方法，包括以下步骤：

28、将基因编辑载体tasmd3-pbue413-2gr外源转入小麦中，使小麦tasmd3基因突变，获得株高降低的小麦转基因敲除植株；

29、以株高降低的小麦转基因敲除植株作为亲本进行自交，或者与其他矮秆小麦植株进行杂交，获得抗倒伏能力强的小麦矮秆品种。

30、本发明的第六方面，提供一种小麦矮化基因tasmd3-aabbuu，包括：tasmd3-a基因、tasmd3-b基因和tasmd3-u基因；

31、所述tasmd3-a基因是将seq id no.1所示的dna分子第232-236位核苷酸删除，其核苷酸序列如seq id no.5所示；

32、所述tasmd3-b基因的核苷酸序列如seq id no.2所示；

33、所述tasmd3-u基因是将seq id no.3所示的dna分子第233-234位核苷酸删除，其核苷酸序列如seq id no.6所示；

34、或者，将seq id no.3所示的dna分子第26-238位核苷酸删除，其核苷酸序列如seqid no.7所示。

35、本发明的第七方面，提供上述小麦矮化基因tasmd3-aabbuu在小麦分子育种中的应用。

36、优选的，所述小麦分子育种为矮秆小麦品种的培育。

37、本发明的有益效果：

38、本发明从小麦中克隆得到了一个小麦tasmd3基因，经过对该基因的研究发现，通过crispr/cas9技术敲除tasmd3基因后得到的突变体可以降低小麦株高，提高小麦抗倒伏能力；而穗长、每穗小穗数、每穗可育小花数、每穗粒数、百粒重等产量性状与野生型无显著差异。因此，小麦tasmd3基因可作为一个新的矮秆基因，在保证小麦产量性状不受影响的前提下，提高了小麦的抗倒伏能力，对于提高小麦的收获指数，促进高产稳产具有重要的意义。

技术特征：

1.小麦tasmd3基因在如下(1)-(3)任一项中的应用：

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述小麦tasmd3基因是如下i)-v)任一所示的dna分子：

3.小麦tasmd3基因编码的蛋白在如下(1)或(2)中的应用：

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述小麦tasmd3基因编码的蛋白的氨基酸序列如seq id no.4所示。

5.含有小麦tasmd3基因的重组表达载体或基因工程菌在如下如下(1)-(3)任一项中的应用：

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述重组表达载体优选为携带小麦tasmd3基因的crispr/cas9编辑载体。

7.一种提高小麦抗倒伏能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.一种培育小麦矮秆品种的方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.一种小麦矮化基因tasmd3-aabbuu，其特征在于，包括：tasmd3-a基因、tasmd3-b基因和tasmd3-u基因；

10.权利要求9所述的小麦矮化基因tasmd3-aabbuu在小麦分子育种中的应用。

技术总结本发明公开了小麦TaSmD3基因在提高小麦抗倒伏能力中的应用，属于植物基因工程技术领域。本发明从小麦中克隆得到了一个小麦TaSmD3基因，经过对该基因的研究发现，通过CRISPR/Cas9技术敲除TaSmD3基因后得到的突变体可以降低小麦株高，提高小麦抗倒伏能力；而穗长、每穗小穗数、每穗可育小花数、每穗粒数、百粒重等产量性状与野生型无显著差异。因此，小麦TaSmD3基因可作为一个新的矮秆基因，在保证小麦产量性状不受影响的前提下，提高了小麦的抗倒伏能力，对于提高小麦的收获指数，促进高产稳产具有重要的意义。技术研发人员：高新起,别晓敏,王子鸣,初潇丽,高康月受保护的技术使用者：山东农业大学技术研发日：技术公布日：2024/11/14