[go: up one dir, main page]

CN119530292A - 敲除TaSWEET11f基因的物质在提高麦类作物赤霉病抗性中的应用 - Google Patents

敲除TaSWEET11f基因的物质在提高麦类作物赤霉病抗性中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN119530292A
CN119530292A CN202510053544.2A CN202510053544A CN119530292A CN 119530292 A CN119530292 A CN 119530292A CN 202510053544 A CN202510053544 A CN 202510053544A CN 119530292 A CN119530292 A CN 119530292A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tasweet
gene
wheat
tasweet11f
seq
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202510053544.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN119530292B (zh
Inventor
何漪
李刚
徐超韫
张旭
吴磊
姜朋
张鹏
王化敦
俞立璇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Yanjiang Agricultural Science Research Institute
Original Assignee
Jiangsu Yanjiang Agricultural Science Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Yanjiang Agricultural Science Research Institute filed Critical Jiangsu Yanjiang Agricultural Science Research Institute
Priority to CN202510053544.2A priority Critical patent/CN119530292B/zh
Publication of CN119530292A publication Critical patent/CN119530292A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN119530292B publication Critical patent/CN119530292B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • C12N15/8271—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance
    • C12N15/8279—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for biotic stress resistance, pathogen resistance, disease resistance
    • C12N15/8282—Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield for stress resistance, e.g. heavy metal resistance for biotic stress resistance, pathogen resistance, disease resistance for fungal resistance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/415—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11—DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/113—Non-coding nucleic acids modulating the expression of genes, e.g. antisense oligonucleotides; Antisense DNA or RNA; Triplex- forming oligonucleotides; Catalytic nucleic acids, e.g. ribozymes; Nucleic acids used in co-suppression or gene silencing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8216—Methods for controlling, regulating or enhancing expression of transgenes in plant cells
    • C12N15/8218—Antisense, co-suppression, viral induced gene silencing [VIGS], post-transcriptional induced gene silencing [PTGS]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14—Hydrolases (3)
    • C12N9/16—Hydrolases (3) acting on ester bonds (3.1)
    • C12N9/22—Ribonucleases [RNase]; Deoxyribonucleases [DNase]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2310/00—Structure or type of the nucleic acid
    • C12N2310/10—Type of nucleic acid
    • C12N2310/20—Type of nucleic acid involving clustered regularly interspaced short palindromic repeats [CRISPR]

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种敲除TaSWEET11f基因的物质在提高麦类作物赤霉病抗性中的应用，涉及农业生物技术领域；本申请首次发现TaSWEET11f基因与赤霉病抗性的相关性，并筛选获得该基因的三个同源基因TaSWEET11f‑A、TaSWEET11f‑B、TaSWEET11f‑D，采用CRISPR/Cas9基因编辑技术，在受体材料中特异性敲除小麦TaSWEET11f基因，利用单花滴注法进行赤霉病抗性鉴定，结果表明与受体材料Fielder相比，CR‑Tasweet11f基因编辑植株的抗赤霉病能力明显提高；本发明利用CRISPR/Cas9技术对小麦TaSWEET11f基因敲除，有望为定向快速创制抗赤霉病新种质提供技术支撑，具有广泛的育种利用价值。

Description

敲除TaSWEET11f基因的物质在提高麦类作物赤霉病抗性中的 应用
技术领域
本发明涉及农业生物技术领域，特别是一种敲除TaSWEET11f基因的物质在提高麦类作物赤霉病抗性中的应用。
背景技术
小麦赤霉病(Fusarium Head Blight,FHB)是一种由镰刀菌(Fusarium spp.)引起的病害，对全球麦类作物(包括小麦、大麦、燕麦等)生产造成了严重威胁。赤霉病不仅导致麦类作物产量大幅下降，还会污染谷物，使其含有危害人类和动物健康的真菌毒素(如呕吐毒素，deoxynivalenol,DON)。近年来，随着气候变化和农业种植结构的调整，小麦赤霉病的发生频率和危害程度不断增加，已成为制约小麦生产和食品安全的重大问题。
目前，小麦赤霉病的防治主要依赖于化学农药的使用和抗病品种的选育。化学农药虽然在一定程度上能够控制病害的发生，但长期、大量使用农药会导致环境污染，影响生态平衡，并且农药的频繁使用增加了种植成本，降低了农民的经济效益。传统的抗病育种方法虽然在选育抗病品种方面取得了一定成果，但由于赤霉病病原菌的多样性和变异性，育种周期长、效率低，难以满足生产需求。。
SWEET基因(Sugars Will Eventually be Exported Transporters)编码一类糖转运蛋白，参与细胞内外的糖运输，在植物的碳水化合物运输和病原菌感染过程中发挥作用。一些研究表明，TaSWEET14基因与小麦条锈菌存在相关性，条锈菌可以通过分泌效应子蛋白激活宿主植物的SWEET基因，增加细胞外糖分，从而为病原菌的生长和繁殖提供能量(“TaSWEET14基因在小麦与条锈菌互作过程中的功能研究”，郑佩晶，《西北农林科技大学》)。而水稻中的一些SWEET基因(如OsSWEET13和OsSWEET14)被鉴定为水稻黄单胞菌的靶标。目前，TaSWEET11f基因与小麦赤霉病相关性尚未见报道。
发明内容
针对上述问题，本发明将小麦TaSWEET11f基因作为基因编辑靶点，提供了一种敲除TaSWEET11f基因的物质在提高麦类作物赤霉病抗性中的应用。即利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，靶向小麦SWEET基因TaSWEET11f，创制具有抗赤霉病特性的新材料，从而为定向快速创制抗赤霉病新种质提供技术支撑，为小麦赤霉病的防治提供一种高效、环保的解决方案。
为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
首先，本发明提供了一种敲除TaSWEET11f基因的物质在提高麦类作物赤霉病抗性中的应用。
上述TaSWEET11f基因具有3个同源基因TaSWEET11f-A、TaSWEET11f-B、TaSWEET11f-D，他们的核苷酸序列依次如SEQ ID NO.1、SEQ ID NO.2、SEQ ID NO.3所示，氨基酸序列依次如SEQ IN NO.6、SEQ IN NO.7、SEQ IN NO.8所示。
上述麦类作物包括小麦、大麦和燕麦。
进一步而言，上述应用是指，将含有敲除TaSWEET11f基因物质的载体或含所述载体的农杆菌菌株导入宿主植物的细胞、组织或植物个体中，以创制抗赤霉病的基因编辑材料。上述敲除TaSWEET11f基因物质包括基因编辑载体CR-TaSWEET11f。上述宿主植物包括大麦、小麦或燕麦。所使用的载体为本领域常规的载体，包括但不限于载体pBUE411(市售载体)，如文献“Xing,Hui-Li,et al."A CRISPR/Cas9 toolkit for multiplex genomeediting in plants."BMC plant biology 14(2014):1-12.”所公开的载体，在具体实施中，也可以使用pYLCRISPR/Cas9Pubi-H，pYLCRISPR/Cas9pUbi-N，pYLCRISPR/Cas9P35S-B，pYLCRISPR/Cas9Pubi-B等载体；所使用的农杆菌同样为常规农杆菌，包括但不限于农杆菌EHA105等常规市售农杆菌菌株。
其次，本申请提供了一种提高麦类作物赤霉病抗性的方法，包括利用CRISPR/Cas9系统敲除TaSWEET11f基因，使TaSWEET11f基因的结构或功能发生变化；上述CRISPR/Cas9系统包含两个同时靶向TaSWEET11f-A、TaSWEET11f-B、TaSWEET11f-D基因的sgRNA。上述麦类作物包括小麦、大麦和燕麦。
进一步而言，上述提高麦类作物赤霉病抗性的方法的具体步骤如下：
1)以TaSWEET11f-A、TaSWEET11f-B、TaSWEET11f-D作为CRISPR/Cas9基因编辑靶点，设计sgRNA1和sgRN2；将sgRNA1和sgRN2与CRISPR/Cas9基因编辑载体(如pCBC-MT1T2)连接，得到基因编辑载体CR-TaSWEET11f；
上述sgRNA1和sgRN2的核苷酸序列依次如SEQ ID NO.4和SEQ ID NO.5所示，该基因靶点可同时靶向小麦位于A、B、C染色体上的TaSWEET11f-A、TaSWEET11f-B、TaSWEET11f-D基因；
2)将步骤1)得到的基因编辑载体CR-TaSWEET11f转化到大肠杆菌中，然后提取质粒；
3)将步骤2)得到的质粒转入到农杆菌中，得到转化菌；
4)将步骤3)得到的转化菌通过遗传转化导入宿主植株中，获得基因编辑植株T0，T0代连续自交，获得T2代编辑植株；对T2代编辑植株进行基因检测，选择其中的纯合编辑植株，即获得赤霉病抗性提高的基因编辑植株。
上述对T2代进行基因检测是指，利用正向引物SEQ ID NO.15和反向引物SEQ IDNO.16对转基因植株T2的第一个靶标位点(SEQ IN NO.4)进行序列检测，以及利用正向引物SEQ ID NO.17和反向引物SEQ ID NO.18对转基因植株T2的第二个靶标位点(SEQ IN NO.5)进行序列检测。
上述步骤4)中，术语“遗传转化”是指利用本领域常规植物转基因技术，如文献“Hay ta S,Smedley M A,Clarke M,et al.An Efficient Agrobacterium-MediatedTransformation Protocol for Hexaploid and Tetraploid Wheat[J].CurrentProtocols,2021,1(3).”所公开的遗传转化方法将含有TaSWEET11f基因靶标序列(SEQ INNO.4和SEQ IN NO.5)的载体(如CR-TaSWEET11f)或含有该载体的农杆菌菌株导入宿主植株，以创制抗赤霉病的基因编辑植株。
本申请中，术语“敲除”是指TaSWEET11f基因序列发生碱基缺失、插入或碱基替换，相应编码蛋白发生突变，所获得的基因编辑株系即为“基因敲除株系”。
本申请首次发现源于小麦SWEET基因TaSWEET11f与赤霉病抗性的相关性，进而利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，以基因TaSWEET11f为靶点，创制具有抗赤霉病特性的新材料。相较于现有技术，本申请的有益效果体现在：
本发明首次通过CRISPR/Cas9基因编辑技术，对受体材料中的TaSWEET11f仅有进行编辑，提供了有效靶点，从而增强植物的抗病能力，减少病害的发生，快速创制抗赤霉病新材料。如本申请实施例中获得TaSWEET11f基因编辑的植株CR-Tasweet11f，利用单花滴注法进行赤霉病抗性鉴定，基因编辑植株CR-Tasweet11f赤霉病抗性得到明显提高。本申请所提供的基于TaSWEET11f基因的编辑应用，为定向快速创制抗赤霉病新种质提供技术支撑，为小麦赤霉病的防治提供一种高效、环保的解决方案，提高小麦产量和品质、保障食品安全，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为TaSWEET11f基因结构示意图。
图2为TaSWEET11f基因编辑植株的靶标区段DNA序列示意图；
图3为TaSWEET11f基因编辑的T2代纯合编辑植株的赤霉病抗性表型。
图4为TaSWEET11f基因编辑的T2代纯合编辑植株的赤霉病病小穗数统计结果。
具体实施方式
本实施例中所用方法和试剂，均为本领域所用常规方法和实验试剂。实施例所涉及的小麦品种Fielder为常规品种，如文献“He Y,Wu L,Liu X,et al.TaUGT6,a novelUDP-glycosyltransferase gene enhances the resistance to FHB and DONaccumulation in wheat[J].Frontiers in Plant Science,2020:1549.”所公开。实施例中使用的Fielder小麦由江苏省农业科学院粮食作物研究所小麦遗传育种团队保藏。
PCR产物回收试剂盒、质粒提取试剂盒均购自南京诺唯赞生物科技股份有限公司；
大肠杆菌E.coli DH5α和农杆菌EHA105(货号：AC1012)均购自上海唯地生物公司；
BsaⅠ限制性内切酶和T4 DNA连接酶购自BioLabs公司；
胰蛋白胨、琼脂粉、氯化钠、卡那霉素(Kan，50μg/mL)等其他化学试剂均为国产分析纯试剂。
引物合成和测序由生工生物工程(上海)股份有限公司完成。
pCBC-MT1T2为本领域常规模板，如文献“Xing,Hui-Li,et al.A CRISPR/Cas9toolkit for multiplex genome editing in plants”所公开，实施例中购自Addgene(Plasmid#50593)，pBUE411载体购自Addgene(Plasmid#62200)。
LB+Kan固体培养基：10g Tryptone、5g Yeast Extract、10g NaCl，加水至1000mL，调节pH 7.2；再加入终浓度为1.8％的琼脂粉，终浓度为50μg/ml的Kan。
实施例1CRISPR/Cas9基因编辑小麦植株CR-Tasweet11f创制
申请人前期通过磷酸化组学，发现TaSWEET11f基因定位在小麦5D染色体，在小麦赤霉病抗感品种中有差异，故进一步筛选获得TaSWEET11f-A(XM_044529353.1)、TaSWEET11f-B(XM_044537462.1)、TaSWEET11f-D(XM_044545647.1)三个同源基因，这三个基因的核苷酸序列依次如SEQ ID NO.1、SEQ ID NO.2、SEQ ID NO.3所示，他们所编码的氨基酸序列依次如SEQ IN NO.6、SEQ IN NO.7、SEQ IN NO.8所示。
图1为基因TaSWEET11f结构示意图，其中，蓝框代表外显子区，橘色框代表TaSWEET11f保守的两个功能域PQ-loop和MtN3_slv，黑色线条为基因编辑sgRNA1和sgRN2的靶标位点。
CRISPR/Cas9基因编辑步骤如下：
1)通过公开网站http://crispr.hzau.edu.cn/CRISPR-Cereal/设计同时靶向TaSWEET11f三个同源基因(TaSWEET11f-A、TaSWEET11f-B、TaSWEET11f-D)的靶位点序列sgRNA1(SEQ IN NO.4)和sgRNA2(SEQ IN NO.5)，进而设计包含这两个靶位点的引物序列，靶点sgRNA1的正、反向引物序列分别如SEQ IN NO.9和SEQ IN NO.10所示，靶点sgRNA2的正、反向引物序列分别如SEQ IN NO.11和SEQ IN NO.12所示。
PCR反应体系(诺唯赞公司，货号：P511)中，以2ng pCBC-MT1T2为模板，引物SEQ IDNO.9和SEQ ID NO.12各1μM，引物SEQ ID NO.10和SEQ ID NO.11各0.05μM，2×Master Mix 25μl。
PCR反应程序设定为25循环：94℃10s，58℃15s，68℃20s。将PCR扩增片段进行胶回收(诺唯赞公司，货号：DC301)，获得回收产物。
2)将回收产物与pBUE411载体连接，连接体系如下：2μl回收产物、60ng pBUE411载体、1.5μl 10×CutSmart Buffer、1.5μl 10mM ATP、10U Bsa I-HF内切酶、35U T4连接酶，加入ddH2O至总体积为15μl。用变温循环进行酶切连接15循环:37℃5min；10℃5min，20℃5min；最后37℃5min，获得连接产物。
3)利用连接产物转化大肠杆菌，在LB+Kan固体培养基上筛选阳性克隆。提取质粒，通过PCR鉴定阳性克隆并送测序。鉴定和测序的引物序列如SEQ ID NO.13、SEQ ID NO.14所示。经比对正确(即质粒中的靶位点序列与SEQ IN NO.4、SEQ IN NO.5一致)的质粒命名为基因编辑载体CR-TaSWEET11f。
4)然后将基因编辑载体CR-Ta TaSWEET11f转入农杆菌EHA105，获得农杆菌EHA105/CR-Ta TaSWEET11f。采用通用基于幼胚的遗传转化方法，将农杆菌EHA105/CR-TaTaSWEET11f转入小麦Fielder幼胚，获得基因编辑植株(TO代)。
上述遗传转化方法为本领域常规方法，本实施例使用文献“Ishida Y,TsunashimaM,Hiei Y,et al.Wheat(Triticum aestivum L.)transformation using immatureembryos[M].Agrobacterium protocols.Springer,New York,NY,2015:189-198.”所公开的方法进行。
5)T0代自交收获种成T1代，T1代自交收获种成T2代。针对T2代小麦植株，利用正向引物SEQ ID NO.15和反向引物SEQ ID NO.16，对转基因植株T2的第一个靶标位点(SEQ INNO.4)进行序列检测，然后利用正向引物SEQ ID NO.17和反向引物SEQ ID NO.18，对转基因植株T2的第二个靶标位点(SEQ IN NO.5)进行序列检测。
经序列比对分析，获得TaSWEET11f基因在A、B、D染色体上同时敲除的编辑植株，其中的纯合编辑植株分别编号为7(CR-TaSWEET11f-7)和10(CR-TaSWEET11f-10)。两个纯合编辑植株靶标区段DNA序列如图2所示。图2中，黑色字母为靶向序列，绿色字母为PAM序列，横线“-”表示碱基缺失，红色字母表示碱基插入。
与转基因受体Fielder相比，CR-TaSWEET11f-7株系在染色体5A的第一个靶标区有3个碱基缺失，在5B的第一和第二个靶标区均有1个碱基插入，在5D的第一个靶标区有4个碱基缺失，第二个靶标区有1个碱基插入。CR-TaSWEET11f-10株系在5A的第一个靶标区有4个碱基缺失，在5B的第一靶标区有1个碱基插入，第二个靶标区有1个碱基缺失，在5D的第一个靶标区有2个碱基缺失，第二个靶标区有1个碱基插入。可见，CR-TaSWEET11f-7株系中TaSWEET11f基因被敲除，其相应蛋白合成功能受阻。
实施例2基因编辑TaSWEET11f提高小麦对赤霉病的抗性
对上述实施例1中获得的基因编辑小麦植株CR-TaSWEET11f-7和CR-TaSWEET11f-10进行赤霉病抗性鉴定，病菌接种方法参考NY/T2954-2016所公开的方法，具体如下：选取始花期穗子中上部的一个小穗接种10μl含有1×105的禾谷镰孢菌孢子液(Fg1312，申请人实验室保藏)，套袋保湿3天，接种15天后统计发病小穗数。基因编辑株系在受赤霉菌侵染15天后的表型照片如图3所示，病小穗数统计结果如表1和图4所示：
表1病小穗数统计结果
Fielder(WT) TaSWEET11f-7 TaSWEET11f-10
10 4 5
9 4 2
11 7 2
10 7 2
5 4 5
8 6 4
10 4 5
11 6 3
可见基因编辑TaSWEET11f小麦植株的赤霉病抗性水平较受体小麦Fielder得到显著提高。
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。

Claims (8)

1.一种敲除TaSWEET11f基因的物质在提高麦类作物赤霉病抗性中的应用；所述TaSWEET11f基因具有三个同源基因TaSWEET11f-A、TaSWEET11f-B、TaSWEET11f-D，他们的核苷酸序列依次如SEQ ID NO.1、SEQ ID NO.2、SEQ ID NO.3所示。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述麦类作物包括小麦、大麦和燕麦。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用是指，将含有敲除TaSWEET11f基因物质的载体或含所述载体的农杆菌菌株导入宿主植物细胞、组织或个体中，以提高麦类作物赤霉病抗性。
4.一种提高麦类作物赤霉病抗性的方法，包括利用CRISPR/Cas9系统敲除TaSWEET11f基因；所述CRISPR/Cas9系统包含两个同时靶向TaSWEET11f-A、TaSWEET11f-B、TaSWEET11f-D基因的sgRNA；所述TaSWEET11f-A、TaSWEET11f-B、TaSWEET11f-D基因的核苷酸序列依次如SEQ IN NO.1-SEQ IN NO.3所示。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述sgRNA为核苷酸序列分别如SEQ INNO.4、SEQ IN NO.5所示的sgRNA1和sgRNA2。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述麦类作物包括小麦、大麦和燕麦。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，具体步骤如下：
1）将所述sgRNA1和sgRN2与CRISPR/Cas9基因编辑载体连接，得到载体CR-TaSWEET11f；
2）将所述载体CR-TaSWEET11f转化到大肠杆菌中，然后提取质粒；
3）将步骤2）获得的质粒转入农杆菌中，得到转化菌；
4）将步骤3）获得的转化菌通过遗传转化导入宿主植株中，获得基因编辑植株T0，T0代连续自交，获得T2代；选择T2代中的纯合编辑植株，即为赤霉病抗性获得提高的基因编辑植株。
8.根据权利要求7 所述的方法，其特征在于，步骤1）所述基因编辑载体为pCBC-MT1T2。
CN202510053544.2A 2025-01-14 2025-01-14 敲除TaSWEET11f基因的物质在提高麦类作物赤霉病抗性中的应用 Active CN119530292B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202510053544.2A CN119530292B (zh) 2025-01-14 2025-01-14 敲除TaSWEET11f基因的物质在提高麦类作物赤霉病抗性中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202510053544.2A CN119530292B (zh) 2025-01-14 2025-01-14 敲除TaSWEET11f基因的物质在提高麦类作物赤霉病抗性中的应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN119530292A true CN119530292A (zh) 2025-02-28
CN119530292B CN119530292B (zh) 2025-12-19

Family

ID=94714660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202510053544.2A Active CN119530292B (zh) 2025-01-14 2025-01-14 敲除TaSWEET11f基因的物质在提高麦类作物赤霉病抗性中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN119530292B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060057724A1 (en) * 2004-06-30 2006-03-16 Ceres, Inc. Nucleotide sequences and polypeptides encoded thereby useful for modifying plant characteristics and phenotypes
US20140359899A1 (en) * 2011-12-08 2014-12-04 Carnegie Institution Of Washington Sucrose Transporters and Methods of Generating Pathogen-Resistant Plants
CN104735970A (zh) * 2012-07-13 2015-06-24 先锋国际良种公司 用于小麦中各种性状的分子标记及其使用方法
CN105848471A (zh) * 2013-12-27 2016-08-10 丰田自动车株式会社 转化植物、使用转化植物的含糖溢泌物的制造方法
CN106520574A (zh) * 2016-11-23 2017-03-22 长江大学 一种培养小麦赤霉菌菌丝的培养基及其制备方法与应用
CN109788738A (zh) * 2016-07-29 2019-05-21 埃尔索姆斯发展有限公司 小麦
CN111206047A (zh) * 2020-02-14 2020-05-29 中国科学院华南植物园 OsSWEET13基因突变体及其在提高水稻产量中的应用

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060057724A1 (en) * 2004-06-30 2006-03-16 Ceres, Inc. Nucleotide sequences and polypeptides encoded thereby useful for modifying plant characteristics and phenotypes
US20140359899A1 (en) * 2011-12-08 2014-12-04 Carnegie Institution Of Washington Sucrose Transporters and Methods of Generating Pathogen-Resistant Plants
CN104735970A (zh) * 2012-07-13 2015-06-24 先锋国际良种公司 用于小麦中各种性状的分子标记及其使用方法
CN105848471A (zh) * 2013-12-27 2016-08-10 丰田自动车株式会社 转化植物、使用转化植物的含糖溢泌物的制造方法
US20160319293A1 (en) * 2013-12-27 2016-11-03 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Transformed plant and method for producing exudate containing sugar using transformed plant
CN109788738A (zh) * 2016-07-29 2019-05-21 埃尔索姆斯发展有限公司 小麦
CN106520574A (zh) * 2016-11-23 2017-03-22 长江大学 一种培养小麦赤霉菌菌丝的培养基及其制备方法与应用
CN111206047A (zh) * 2020-02-14 2020-05-29 中国科学院华南植物园 OsSWEET13基因突变体及其在提高水稻产量中的应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GAUTAM T等: "Further studies on sugar transporter (SWEET) genes in wheat (Triticum aestivum L.)", MOLECULAR BIOLOGY REPORTS, vol. 46, no. 2, 31 December 2019 (2019-12-31), pages 2327 - 2353 *
LIU Y等: "Genome-Wide Identification and Expression Profiling of Sugar Transport Protein Response to Fusarium Head Blight in Wheat (Triticum aestivum L.)", PLANTS, vol. 14, no. 19, 25 September 2025 (2025-09-25) *
尚毅;肖进;马璐琳;王海燕;亓增军;陈佩度;刘大钧;王秀娥;: "小麦中一个PDR型ABC转运蛋白基因的克隆和特征分析", 科学通报, no. 17, 15 September 2009 (2009-09-15) *

Also Published As

Publication number Publication date
CN119530292B (zh) 2025-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112195186B (zh) SlBBX20基因在调控番茄灰霉病抗性方面的应用
CN110684796B (zh) CRISPR-Cas9特异性敲除大豆脂肪氧化酶基因的方法及其应用
CN109868273A (zh) 用于检测玉米植物dbn9501的核酸序列及其检测方法
CN119082172B (zh) Zm00001d014471基因在玉米提高大斑病抗性中的应用
CN107475210B (zh) 一种水稻白叶枯病抗性相关基因OsABA2及其应用
CN104004781A (zh) 一种抗草甘膦转基因水稻的制备方法
CN110468150A (zh) Rgs1基因作为负调控因子在提高寡照环境下番茄细菌性叶斑病抗性中的应用
CN112522291B (zh) 水稻OsSH3P2基因及其应用
JP2011120597A (ja) ゲノムｄｎａ断片の選抜方法
CN109879945B (zh) 甘蓝型油菜抗裂角基因BnIND的功能及应用
CN116041460A (zh) 水稻Xa48(t)蛋白及其编码基因的应用
CN110004155A (zh) 控制植物趋避性抗蚜性状的抗病基因、蛋白质及其应用
CN119530292B (zh) 敲除TaSWEET11f基因的物质在提高麦类作物赤霉病抗性中的应用
CN119265210A (zh) 一种通过双敲除转录因子基因OsWRKY62，OsWRKY76提高水稻抗病性的方法
CN119464310A (zh) 增强水稻抗稻瘟病的基因及其用途
CN118598961A (zh) Silg2蛋白在调控谷子叶夹角中的应用
CN120020143A (zh) 小麦广谱抗白粉病基因Pm26克隆及其应用
CN111560055B (zh) 水稻基因OsLAT3在调节敌草快的吸收累积中的应用
CN103320463B (zh) 用RNAi技术控制水稻育性基因获得水稻不育系的方法
CN119709848A (zh) 敲除TaJAZ7基因的物质在提高农作物赤霉病抗性中的应用
CN106011145B (zh) 一种来源于菊芋的抗逆基因及其编码蛋白与应用
CN118703529B (zh) 一个资源高效利用的水稻感病新基因OsBSG1
CN119776381B (zh) 一种提高水稻白叶枯抗性的Xa5优良等位基因的创制方法及应用
CN113150096B (zh) ZmFhb1蛋白及其编码基因在提高玉米穗腐病抗性中的应用
CN115232822B (zh) 野生大豆肌醇转运蛋白基因GsINT1的鉴定及应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant