[发明专利]莴苣LsNRL4基因在控制莴苣叶绿色深浅和叶夹角性状中的应用

说明书

本发明属于植物工程技术领域，公开了莴苣LsNRL4基因在控制莴苣叶绿色深浅和叶夹角性状中的应用。所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。通过CRISPR‑Cas9技术在“深绿叶‑小叶夹角”莴苣中敲除LsNRL4基因的结果表明，丢失功能的LsNRL4基因能够使受体莴苣变为“浅绿叶‑大叶夹角”。通过农杆菌介导转化LsNRL4基因到“浅绿叶‑大叶夹角”莴苣，其结果表明，LsNRL4能够使受体莴苣变为“深绿叶‑小叶夹角”。LsNRL4基因的克隆为研究植物的叶绿体发育、叶绿素合成和叶夹角调控开辟了新的方向，同时也为莴苣的品种选育提供了基因资源和理论指导。

技术领域

本发明属于植物工程技术领域，具体涉及莴苣LsNRL4基因在控制莴苣叶绿色深浅和叶夹角性状中的应用。

背景技术

莴苣(Lactuca sativa L.)是菊科莴苣属植物，原产于地中海地区，是我国重要的蔬菜作物，具有非常重要的经济价值。依据其不同的形态及食用部位，莴苣可以进一步划分为叶用莴苣(LactucasativaLinn.var.ramosa Hort.)、茎用莴苣(LactucasativaLinn.var.angustata Irish ex Bremer)。莴苣具有好的口感和丰富的营养，适合水培和工厂化种植，从而备受种植者和消费者的青睐。2017年，莴苣基因组测序完成，为莴苣不同农艺性状基因的克隆及其功能研究提供了便利。

申请人发现，部分莴苣品种的叶绿色深浅和叶夹角性状由同一个位点控制。莴苣叶绿色深浅的遗传规律以及控制莴苣叶绿体发育和叶绿素累积的基因鲜有报道。Zhang等人通过遗传定位克隆了一个控制莴苣叶绿色深浅的基因LsGLK，LsGLK成为莴苣中鉴定到的第一个控制叶绿色深浅性状的基因，LsGLK可以解释29.2％的莴苣叶绿素含量的变异(Zhang et al.2022)，这说明还有未知的基因参与调控莴苣叶绿色深浅性状。

叶夹角对农作物的株型和产量有重要的意义。莴苣叶夹角大小的遗传规律以及调控叶夹角大小的基因还未见报道。在单子叶植物中，叶夹角一般由生长素、细胞分裂素、油菜素内酯等激素相关基因调控，但双子叶植物中的叶夹角调控网络还不清楚。因此，克隆控制莴苣叶夹角的基因，并解析其作用机理具有重要的理论和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供了莴苣LsNRL4基因在控制叶绿色深浅和叶夹角性状中的应用，所述基因的CDS序列为SEQ ID NO.2所示，编码的蛋白质为SEQ ID NO.3所示。

为了达到上述目的，本发明采取以下技术措施：

莴苣叶绿色深浅和叶夹角性状相关基因LsNRL4的获得：

本发明通过利用“深绿叶-小叶夹角”莴苣和“浅绿叶-大叶夹角”莴苣杂交获得F₁代杂交种后，进一步自交获得F₂代群体。利用F₂代群体，联合BSR-seq和图位克隆的方法，对控制莴苣叶绿色深浅和叶夹角大小的基因进行定位。对定位区间进行基因注释及候选基因分析，确定了候选基因，成功克隆了控制莴苣叶绿色深浅和叶夹角大小性状的关键基因LsNRL4。序列分析发现，“浅绿叶-大叶夹角”莴苣丢失了该基因，进而引起叶绿体发育异常、叶绿素含量下降、叶夹角变大等表型。LsNRL4与其等位基因的区别就在于其序列在莴苣基因组中是否丢失。LsNRL4基因编码的白质为SEQ ID NO.3所示，其CDS为SEQ ID NO.2所示，LsNRL4基因的全长为SEQ ID NO.1所示。