十字花科作物GSL5基因在根肿病抗性改良中的应用

专利2025-12-21  14


本发明属于植物育种,尤其涉及十字花科作物gsl5基因在根肿病抗性改良中的应用。


背景技术:

1、十字花科作物包括油菜(brassica napus)、白菜类(brassica rapa)、甘蓝类(brassica oleracea)、芥菜类(brassica juncea)、萝卜类(raphanus sativus)等,是人类食用油、蔬菜、饲料、工业油的重要来源,是世界范围内最重要的一类经济作物。

2、十字花科根肿病是由原生动物根肿菌(plasmodiophora brassicae)引起的毁灭性土传病害,可危害几乎所有十字花科作物,引起根部肿大、腐烂和植株死亡,平均产量损失为25~50%,严重时可造成绝收。根肿菌可在土壤中存活10年以上,被根肿菌感染的田块将长期不适宜种植任何十字花科作物。近年来,根肿病在我国油菜、白菜、甘蓝、芥菜、萝卜等十字花科作物主产区快速蔓延,发病面积超过4000万亩,已成为十字花科作物共性重大产业病害,每年直接经济损失约500亿元,严重威胁着油菜和十字花科蔬菜作物产业安全生产,因此绿色高效防控十字花科作物根肿病是保障食用油和“菜篮子”等产品供给安全的关键举措。

3、发掘和利用抗根肿病基因,培育抗病品种是防控根肿病最经济有效的措施。根肿菌存在生理小种的分化,目前生产利用的抗根肿病位点主要来自芜菁(b.rapassp.rapifera,饲料用白菜),均表现为显性、小种特异性抗性,生产上抗病品种推广应用3年左右就出现抗性丧失,抗病育种周期长,远无法满足生产需求。广谱抗根肿病基因抗谱广,抗性不易丧失,是抗病育种的理想基因,而目前广谱抗根肿病基因尚未发现。


技术实现思路

1、有鉴于此,本发明的目的在于提供十字花科作物gsl5基因在根肿病抗性改良中的应用,针对gsl5的基因工程改造可实现十字花科作物根肿病广谱抗性改良,为十字花科作物根肿病持久高效防控提供关键基因和技术手段。

2、为了实现上述发明目的,本发明提供了以下技术方案:

3、十字花科作物gsl5基因在根肿病抗性改良中的应用;优选针对gsl5启动子区、编码区、非编码区、内含子区,通过基因改造使十字花科作物gsl5基因发生转录水平下降或终止、蛋白表达水平下降或终止以及氨基酸突变、氨基酸修饰改变导致的gsl5功能缺失或改变。

4、优选的是,所述基因工程改造包括基因编辑、ems诱变、射线诱变、同源重组、t-dna插入中的任意一种。

5、优选的是,所述十字花科作物为根肿菌寄主类十字花科作物;更优选的是,所述十字花科作物为拟南芥、油菜、白菜类、甘蓝类、芥菜类、萝卜类中的任意一种。

6、优选的是,所述gsl5基因的核苷酸序列为seq id no.1、seq id no.2、seq idno.3、seq id no.4、seq id no.5、seq id no.6、seq id no.7、seq id no.8中的任意一种。

7、相对于现有技术,本发明具有如下有益效果:

8、(1)本发明鉴定到十字花科作物保守感根肿病基因gsl5,敲除该基因即可实现十字花科作物根肿病广谱抗性改良,为十字花科作物根肿病抗性改良提供了一个全新基因,具有巨大的经济效益和社会效益,应用前景广阔。

9、(2)本发明利用基因编辑技术实现了十字花科作物根肿病抗性改良,可显著缩短抗病育种周期,为十字花科作物根肿病抗性改良提供了一种全新的途径,具有广阔的应用前景。

10、(3)本发明创制出了对根肿菌不同小种具有广谱抗性的拟南芥、甘蓝型油菜、白菜和甘蓝材料,抗性不易丧失,可持久高效防控根肿病,为绿色高效持久防控十字花科作物根肿病提供了关键种质资源,应用潜力、经济效益和社会效益巨大。

11、(4)本发明鉴定到的感根肿病基因gsl5在根肿菌侵染和致病过程中发挥了关键作用,敲除gsl5即可阻断根肿菌的侵染进程,实现根肿病抗性显著提高,这一发现不仅丰富了对根肿菌致病的理论认识,也为根肿病精准阻控技术研发提供了理论依据。

12、(5)本发明鉴定到的感根肿病基因gsl5在十字花科作物中广泛存在且高度保守,通过改造gsl5即可实现十字花科作物对根肿病抗性的整体提高,对十字花科作物根肿病绿色高效和持久防控具有重大意义。



技术特征:

1.十字花科作物gsl5基因在根肿病抗性改良中的应用。

2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,针对gsl5启动子区、编码区、非编码区、内含子区,通过基因改造使十字花科作物gsl5基因发生转录水平下降或终止、蛋白表达水平下降或终止以及氨基酸突变、氨基酸修饰改变导致的gsl5功能缺失或改变。

3.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述基因改造包括基因编辑、ems诱变、射线诱变、同源重组、t-dna插入中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述十字花科作物为根肿菌寄主类十字花科作物。

5.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述十字花科作物为拟南芥、油菜、白菜类、甘蓝类、芥菜类、萝卜类中的的任意一种。

6.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述gsl5基因的核苷酸序列为seq idno.1、seq id no.2、seq id no.3、seq id no.4、seq id no.5、seq id no.6、seq id no.7、seq id no.8中的任意一种。


技术总结
本发明申请是202311580841.X的分案申请。本发明提供了十字花科作物GSL5基因在根肿病抗性改良中的应用,属于植物育种技术领域。GSL5基因在十字花科作物中高度保守,GSL5基因功能缺失的十字花科作物纯合突变体对根肿病具有广谱高抗抗性,证明针对GSL5的基因改造能够实现十字花科作物的根肿病广谱抗性改良,为十字花科作物根肿病抗性改良与持久高效防控提供了新的关键基因和技术手段。

技术研发人员:刘立江,刘胜毅,张益,吴钰坡,赵传纪,程晓晖,刘凡,任莉,黄军艳
受保护的技术使用者:中国农业科学院油料作物研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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