本發(fā)明涉及一種青楊根系生長(zhǎng)相關(guān)基因pcascl33及其應(yīng)用，屬于分子生物。

背景技術(shù)：

1、青楊(populus?cathayana)屬于楊屬(populus?l.)青楊派(tacamahaca)，是我國(guó)特有的鄉(xiāng)土樹種，具有生長(zhǎng)速度快、適應(yīng)性廣、萌生力強(qiáng)和根系發(fā)達(dá)等優(yōu)良特性。青楊因其木材輕柔、致密、耐朽力強(qiáng)，在解決工業(yè)建筑用材、膠合板材、紙漿材以及生態(tài)造林等方面均發(fā)揮著重要作用。楊樹常通過扦插進(jìn)行無性繁殖，以保持其優(yōu)良特性，不定根生根能力對(duì)于提高繁殖效率和造林成活至關(guān)重要。研究表明，不同地區(qū)的青楊種質(zhì)生根能力有顯著差異，進(jìn)而間接影響了植株后期生長(zhǎng)發(fā)育。

2、目前，對(duì)楊樹根系生長(zhǎng)相關(guān)基因報(bào)道較少，楊樹根系生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控機(jī)制還未明確，因此，解析根相關(guān)性狀遺傳基礎(chǔ)，有助于了解楊樹根系生長(zhǎng)發(fā)育調(diào)控通路，為高生物量和強(qiáng)再生能力基因型個(gè)體培育及遺傳改良奠定一定的基礎(chǔ)。

3、scr(scarecrow)基因是gras轉(zhuǎn)錄因子家族中的重要成員，調(diào)控植株的細(xì)胞分化和干細(xì)胞維持。在大多數(shù)物種中，scr基因在根中的內(nèi)皮層細(xì)胞和靜止中心中大量表達(dá)。擬南芥的scr突變體中，植株靜止中心干細(xì)胞的維持受損，導(dǎo)致根生長(zhǎng)受到抑制。

4、本發(fā)明人根據(jù)前期青楊自然群體全基因組關(guān)聯(lián)分析結(jié)果，在根系相關(guān)性狀中顯著關(guān)聯(lián)到青楊pcascl33基因，pcascl33屬于scr基因家族，是scarecrow-like基因，可能在楊樹根系生長(zhǎng)中發(fā)揮著重要的作用；對(duì)參與青楊pcascl33基因的研究，有助于了解青楊根系生長(zhǎng)發(fā)育機(jī)理，為后續(xù)轉(zhuǎn)基因育種培育優(yōu)良性狀楊樹品種打下良好的基礎(chǔ)，進(jìn)而提高楊樹生物量，促進(jìn)楊樹木材和生態(tài)防護(hù)等產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)繁榮發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種青楊根系生長(zhǎng)相關(guān)基因pcascl33。

2、本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、一種青楊根系生長(zhǎng)相關(guān)基因pcascl33，其核苷酸序列如seq?id?no.1所示。

4、本發(fā)明的另一目的是提供一種青楊根系生長(zhǎng)相關(guān)基因pcascl33的表達(dá)蛋白。

5、本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

6、一種青楊根系生長(zhǎng)相關(guān)基因pcascl33的編碼蛋白，其氨基酸序列如seq?id?no.2所示。

7、本發(fā)明的另一目的是提供一種青楊根系生長(zhǎng)相關(guān)基因pcascl33在調(diào)控植物根系生物量累積中的應(yīng)用。

8、本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

9、一種青楊根系生長(zhǎng)相關(guān)基因pcascl33在調(diào)控植物根系生物量累積中的應(yīng)用。

10、優(yōu)選地，所述應(yīng)用，使植物包含基因pcascl33或使植物過表達(dá)基因pcascl33。

11、優(yōu)選地，所述應(yīng)用，構(gòu)建含有pcascl33基因的植物表達(dá)載體，將其遺傳轉(zhuǎn)化到銀腺楊‘84k’(populus?alba×populus?glandulosa‘84k’)中，篩選獲得陽性植株，通過陽性植株和野生型植株表型分析，獲得根系生物量增加的植株。

12、優(yōu)選地，所述應(yīng)用具體包括以下步驟：

13、1)采集來自課題組前期收集北京澗溝天然種質(zhì)青楊(populus?cathayanarehder)的根系，進(jìn)行rna提取，反轉(zhuǎn)錄成cdna，克隆出pcascl33的cds序列，再將其連接pmd19-t載體進(jìn)行測(cè)序，鑒定正確后，構(gòu)建過表達(dá)載體，遺傳轉(zhuǎn)化到銀腺楊‘84k’中；

14、2)利用潮霉素抗性和pcr技術(shù)對(duì)pcascl33基因遺傳轉(zhuǎn)化銀腺楊‘84k’進(jìn)行陽性植株篩選，得到陽性植株，并對(duì)其進(jìn)行rna提取和表型統(tǒng)計(jì)，驗(yàn)證其根系生物量的增加，獲得根系生物量增加的植株。

15、本發(fā)明具有以下有益效果：

16、1、本發(fā)明首次從青楊中獲得pcascl33基因以及編碼蛋白，并驗(yàn)證了其調(diào)控植株根系生物量的生物學(xué)功能。

17、2、本發(fā)明首次將青楊pcascl33基因在銀腺楊‘84k’中過量表達(dá)，運(yùn)用pcr方法證明該基因已成功整合到銀腺楊‘84k’基因組中，即陽性植株。

18、3、本發(fā)明對(duì)轉(zhuǎn)基因銀腺楊‘84k’和野生型銀腺楊‘84k’進(jìn)行表型觀察和根系生物量統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明轉(zhuǎn)基因植株根系生物量均較野生型高，說明pcascl33基因的過表達(dá)，提高了轉(zhuǎn)基因植株根系生物量的累積。

19、下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但并不意味著對(duì)本發(fā)明保護(hù)的范圍的限制。

技術(shù)特征：

1.一種青楊根系生長(zhǎng)相關(guān)基因pcascl33，其核苷酸序列如seq?id?no.1所示。

2.如權(quán)利要求1所述青楊根系生長(zhǎng)相關(guān)基因pcascl33的編碼蛋白，其氨基酸序列如seqid?no.2所示。

3.權(quán)利要求1所述青楊根系生長(zhǎng)相關(guān)基因pcascl33在調(diào)控植物根系生物量累積中的應(yīng)用。

4.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于：使植物包含基因pcascl33或使植物過表達(dá)基因pcascl33。

5.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于：構(gòu)建含有基因pcascl33的植物過表達(dá)載體，將其遺傳轉(zhuǎn)化到銀腺楊‘84k’中，篩選獲得陽性植株，通過陽性植株和野生型植株表型分析，獲得了根系生物量增加的植株。

6.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其特征在于：具體包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種青楊根系生長(zhǎng)相關(guān)基因PcaSCL33及其應(yīng)用，屬于分子生物技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明一方面提供了青楊根系生長(zhǎng)相關(guān)基因PcaSCL33以及其編碼蛋白，另一方面提供了青楊根系生長(zhǎng)相關(guān)基因PcaSCL33的用途。本發(fā)明提供了一種重要的并且可能具有普適性的調(diào)控根系生長(zhǎng)的基因資源，為培育根系生物量累積較多的植物品種提供了優(yōu)秀的候選基因。

技術(shù)研發(fā)人員：胡建軍,魏涵天,張磊,宋學(xué)勤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9