一种牡丹PsPIN2基因在调控根系发育中的应用

专利2025-07-25  20


本发明属于植物基因工程,具体涉及一种牡丹 pspin2基因在调控根系发育中的应用。


背景技术:

1、牡丹( paeoniasect. moutan)为芍药科(paeoniaceae)芍药属( paeonia)牡丹组(sect. moutan)落叶亚灌木,其花色丰富、花型优美、瓣形多变,是集观赏、药用、食用和油用于一体的中国特有的名贵植物。目前,牡丹繁殖主要采用传统的播种、分株和嫁接,但存在繁殖系数低、周期长等缺点。近年来,相关研究构建的牡丹微繁殖技术体系实现了短期内快速大量繁殖牡丹,但生根难仍然是制约该技术产业化应用的瓶颈问题。因此,研究基因作用于植物根系发育的分子机制对牡丹的育种、生产及应用具有重要意义。

2、不定根的形成是一个在短时间内新陈代谢较为剧烈的过程,内源激素的动态变化是诱导不定根发生的主导因子,其中内源生长素是促进不定根发生的主要激素。前人研究发现,pin蛋白决定着生长素的运输方向,是植物体内生长素不均匀分布的重要原因,影响植物体的生命活动。在拟南芥中, atpin2主要在根尖的分生区和伸长区中表达,影响根中生长素的运输和调控根的向重力性; atpin3主要在根冠和维管组织中表达,调节根尖生长素的重新分配,影响侧根的早期形成和顶端弯钩的发育; atpin4在成熟或发育中的根分生组织中表达,参与调控顶端弯钩的发育; atpin8在根尖分生组织基部和伸长区的韧皮部中呈点状表达,参与侧根发生。在水稻中, ospin1调控不定根的发育。在玉米中, zmpin9在根内皮层和中柱鞘特异表达。综上证明,pin在其他植物中可调控根系的生长发育和植物形态建成,而在牡丹中该基因还未见报道。因此,利用基因工程技术,将从牡丹中克隆获得的 pspin2基因转入模式植物中,对研究其功能具有重要意义,同时极具应用前景。


技术实现思路

1、针对现有育种技术中存在的不足,本发明的目的是提供一种牡丹 pspin2基因。本发明的另一目的是提供牡丹 pspin2基因在植物育种中的应用。

2、为了实现上述发明目的,本发明采用的技术方案如下:

3、一种牡丹 pspin2基因,其核苷酸序列如seq id no.1所示。

4、所述的牡丹 pspin2基因的表达蛋白,其氨基酸序列如seq id no.2所示。

5、所述的牡丹 pspin2基因在植物生长发育中的应用。

6、即牡丹 pspin2在改变拟南芥‘哥伦比亚’幼苗生长速度的应用、在促进拟南芥‘哥伦比亚’垂直生根中的应用、在改变拟南芥‘哥伦比亚’叶片内源激素含量中的应用。

7、将所述牡丹 pspin2基因连接到载体上,通过农杆菌介导转化到野生型拟南芥‘哥伦比亚’,筛选,培养,获得转基因植株。

8、有益效果:与现有技术相比,本发明通过对牡丹 pspin2基因的克隆与鉴定,基因的表达分析,及遗传转化,验证其功能,发现过表达 pspin2基因的拟南芥幼苗与野生型植株幼苗相比 pspin2过表达株系出现提前抽茎、开花的现象,且幼苗的主根长度显著缩短,侧根数量显著减少;内源激素iaa、aba、zr水平发生显著提高;其离体叶片在含有iaa的ms培养基上平均根长显著缩短,在含有iba的ms培养基上平均根数显著减少,可见该基因在牡丹不定根发生及繁殖育种中将有广泛用途。



技术特征:

1.牡丹pspin2在改变拟南芥‘哥伦比亚’幼苗生长速度的应用,其核苷酸序列如seq idno. 1所示;包括:将所述牡丹pspin2基因连接到载体上,通过农杆菌介导转化到野生型拟南芥‘哥伦比亚’,筛选,培养,获得转基因植株。

2.牡丹pspin2在改变拟南芥‘哥伦比亚’叶片内源激素含量中的应用,其核苷酸序列如seq id no. 1所示;包括:将所述牡丹pspin2基因连接到载体上,通过农杆菌介导转化到野生型拟南芥‘哥伦比亚’,筛选,培养,获得转基因植株。

3.牡丹pspin2在促进拟南芥‘哥伦比亚’垂直生根中的应用,其核苷酸序列如seq idno. 1所示;包括:将所述牡丹pspin2基因连接到载体上,通过农杆菌介导转化到野生型拟南芥‘哥伦比亚’,筛选,培养,获得转基因植株。


技术总结
本发明公开了一种牡丹PsPIN2基因及其在调控根系发育中的应用,PsPIN2基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示,其表达蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明从牡丹栽培品种‘正午’中克隆获得PsPIN2的基因序列,并在牡丹中进行表达分析,随后将其构建至过表达载体导入目的植物中验证其功能,发现过表达PsPIN2基因的拟南芥幼苗与野生型植株幼苗相比,出现提前抽茎、开花的现象,且幼苗主根长度显著缩短,侧根数量显著减少;叶片中内源激素IAA、ABA和ZR水平显著提高;其离体叶片在含有IAA的MS培养基上平均根长显著缩短,在含有IBA的MS培养基上平均根数显著减少,可见该基因在牡丹及其它园艺植物的栽培和遗传改良中将有广泛的用途。

技术研发人员:杨玉洁,文书生,崔慧颖,苗大鹏,齐兆凤,李爱民,李胜皓,顾亚男
受保护的技术使用者:南京林业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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