[发明专利]烟草NtGA3ox1基因及其在调控表皮腺毛密度中的应用

说明书

本发明公开了一种利用基因编辑技术培育多腺毛烟草的方法。本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及一个烟草赤霉素3‑β‑双氧化酶基因NtGA3ox1基因及其在调控烟草腺毛密度中的应用。所述烟草NtGA3ox1基因，包括1063bp，碱基序列如SEQ ID NO.1所示。所述烟草NtGA3ox1基因，其编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明的烟草NtGA3ox1基因编辑植株与野生型相比腺毛密度显著增加。利用基因编辑技术靶向NtGA3ox1，在烟草腺毛密度分子调控和腺毛定向改良中具有较大潜力。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及烟草NtGA3ox1基因及其在调控表皮腺毛密度中的应用。

背景技术

植物腺毛作为植物表皮细胞的特化结构，根据分泌行为不同，可分为非分泌型和分泌型两类。非分泌型表皮毛是一类不具分泌能力的单细胞或多细胞表皮毛，分泌型腺毛则具有合成并分泌多种化合物的能力，以青蒿和薄荷为代表的分泌型腺毛合成并分泌的化合物有多糖、有机酸、蛋白质、萜类、生物碱及多酚等，这些化合物赋予植物特殊的气味、用途以及不菲的经济价值。从本质上讲，无论是分泌型或非分泌型腺毛，它们的存在是植物自身适应外界环境刺激的一种进化结果，是植物与外界环境对话的一种方式。

烟草腺毛是烟草表皮细胞的特化结构，对烟株抗性及烟叶品质具有重要影响。烟草腺毛丰富，种类多样。西柏烷二萜和糖酯化合物是烟草腺毛分泌物的主要成分，这些成分不仅是重要的香气前体物质，而且对蚜虫也具有明显的趋避作用。因此提高烟草腺毛密度是提高烟草抗性和改良烟叶品质的重要途径之一。烟草腺毛密度受光照、温度、水分、土壤、肥料和生态环境等多种条件的影响，但遗传因素对烟草腺毛密度仍然起决定性作用。不同烟草类型、品种、叶位及叶片发育时期的腺毛密度和分泌物含量与组分均有较大差异，在一定程度上影响烟叶的品质和风格。培育高腺毛密度、高分泌型的烟草品种是烟草常规育种的重要目标之一。因此，如何有效调控影响腺毛发育的因素并将其有效利用，对烟草品质的提高具有十分重要的研究理论意义和实用价值。

发明内容

本申请目的在于提供一个烟草赤霉素3-β-双氧化酶基因烟草NtGA3ox1基因，及其所编码烟草NtGA3ox1蛋白、以及其在调控表皮腺毛密度中的应用，具有十分重要的应用价值。

本发明的技术方案如下：

本发明第一方面公开了一个烟草NtGA3ox1基因，所述基因包括3141bp，碱基序列如SEQ ID NO.1所示。

优选地，所述烟草NtGA3ox1基因的所编码的NtGA3ox1蛋白。

优选地，所编码的NtGA3ox1蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

本发明第二方面公开了所述烟草NtGA3ox1基因在烟草中的应用。

优选地，将NtGA3ox1基因进行基因编辑后的植株相比于对照植株表皮腺毛增多，腺毛密度增加。

优选地，基因编辑后的植株，是通过CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术，构建了用于敲除NtGA3ox1基因的CRISPR/Cas9编辑载体，经遗传转化后获得了NtGA3ox1基因发生编辑的烟草植株。

优选地，用于敲除所述烟草NtGA3ox1基因的重组CRISPR/Cas9表达载体，使转化植株中烟草NtGA3ox1表达量明显降低或不表达。

优选地，基因编辑后的烟草植株相比于对照烟草，烟草开花期显著延迟，株高显著降低。

本发明的烟草NtGA3ox1基因在调控表皮腺毛密度中的应用包括以下步骤：利用烟草NtGA3ox1基因克隆得到烟草表皮腺毛密度调控基因；利用基因编辑技术获得烟草NtGA3ox1基因的功能缺失的基因编辑载体而导致表皮腺毛增多，腺毛密度增加；同时所述基因编辑植株株高显著变矮，开花时间显著延长。