[发明专利]过表达MtWUSCHEL基因在提高豆科牧草叶面积和延迟开花中的应用

说明书

本发明公开了一种过表达蒺藜苜蓿MtWUSCHEL基因在增加豆科牧草叶片面积和延迟开花中的应用；其中所述蒺藜苜蓿MtWUSCHEL基因的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。本发明在紫花苜蓿背景下利用基因MtWUSCHEL构建植物过表达载体，进行遗传转化操作，获得过表达转基因植物。分析表明过表达植株的牧草品质得到显著改善，使紫花苜蓿的开花时间延迟高达20天，而且可以使叶片面积提高约11％。预示本发明所述应用有望在培育新型豆科牧草植物品种中发挥重要的作用，对促进我国草业经济作物的生产具有重大意义。

技术领域

本发明涉及一种茎尖干细胞决定相关的转录因子WUSCHEL(WUS)基因的应用，尤其涉及一种过表达蒺藜苜蓿MtWUSCHEL(简称MtWUS)基因在增加豆科牧草(如紫花苜蓿)叶片面积和延迟开花中的应用。属于生物基因工程技术领域。

背景技术

紫花苜蓿素有“牧草之王”的美称，是世界上利用最早、栽培最广的一种优良的豆科牧草，是畜牧业生产中重要的蛋白饲料来源之一，因兼具抗逆性强、产量高、适口性佳等优点，具有极大的生产利用潜力和研究价值。但我国的紫花苜蓿存在产量较低、品质较差等问题，远远不能满足畜牧业和草业发展的多方面的需求，因此迫切需要提高苜蓿的产量和质量水平，以满足市场的需要。

苜蓿的蛋白质主要存在于叶片中，而且叶片最多可贡献产草量的60％，因此叶片不仅是苜蓿生长发育、产量构成和品种特性的重要指标，更是反映苜蓿牧草营养价值的重要指标之一。一般而言，叶片面积越大，蛋白质含量越丰富，苜蓿的营养价值就越高，利用价值也就相对越高。因而叶量丰富、蛋白含量高、品质优质的苜蓿新品种的选育一直是苜蓿育种工作者追求的目标。

开花是苜蓿从营养生长到生殖生长转变的关键，在花期时牧草质量下降是牧草作物普遍存在的问题，这对苜蓿牧草产量的影响很大。设法延迟苜蓿开花，有望在以下几个方面得到改善：一是其营养生长阶段被延长，生物量的积累增加，且更长时间地保持牧草的高品质；二是通过延迟开花，还可以保护植株免受冬末和早春霜冻的影响；三是可以通过延长苜蓿的收获时间来方便田间管理。然而目前苜蓿开花时间和生物量调控的遗传和基因组基础仍不清楚，这主要是由于该物种的同源多倍体特性和缺乏足够的基因组资源。

WUS是WOX(WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX)基因家族的成员，在植物发育的关键时期起到重要的调控作用，包括干细胞生态位的维持和茎顶端分生组织(SAM)的发育等(Clark,2001；Fletcher,2002；Kieffer et al.,2006；Laux et al.,1996)。水稻中OsWUS的功能缺失，导致分蘖数降低(Xia et al.,Plant Journal,2020,104,1635-1647)。在玉米中，ZmWUS1和ZmWUS2在腋生分生组织(AM)中高表达，参与了分枝调控等(Nardmann and Werr,2006)。在蒺藜苜蓿中，有报道WUS的同源基因HDL(HEADLESS)作为一个转录抑制因子发挥功能。HDL的功能缺失突变体表现为腋生分生组织发育受阻并丧失顶端优势、叶片呈心形等(Ikeda et al.,2009；Meng et al.,2019)。但关于过表达蒺藜苜蓿MtWUSCHEL基因在增加豆科牧草(如紫花苜蓿)叶片面积和延迟开花中的应用还未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种过表达蒺藜苜蓿MtWUSCHEL(MtWUS)基因在增加豆科牧草叶片面积和延迟开花中的应用。

本发明所述过表达蒺藜苜蓿MtWUSCHEL(MtWUS)基因在增加豆科牧草叶片面积和延迟开花中的应用；其中所述蒺藜苜蓿MtWUSCHEL基因的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示，该基因编码的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示；所述应用是通过RT-PCR技术从蒺藜苜蓿中克隆MtWUSCHEL基因编码序列，构建植物过表达载体，进行植物转基因操作导入豆科牧草植物细胞，获得过表达MtWUSCHEL基因的豆科牧草转基因株系实现。

上述的应用中：所述豆科牧草优选是紫花苜蓿或蒺藜苜蓿。