[发明专利]一种改善杨树性状的方法

说明书

本发明公开了一种改善杨树性状的方法，通过CRISPR/Cas9系统，敲除杨树GLR3.3a基因和杨树GLR3.3b基因，得到基因敲除杨树。相对于野生型，基因敲除杨树茎细胞壁内出现胶质层，茎中木质部、形成层和皮质宽度增加，纤维素含量显著提高，使木材具有更高的强度和抗拉强度，改进杨树力学性能。

技术领域

本发明属于植物遗传学领域，涉及一种改善杨树性状的方法。

背景技术

杨树(拉丁语学名：Populus L.)是杨属的植物，全属有约100多种，全世界约62种(包括6杂交种)，其中分布中国的有57种，引入栽培的约4种，此外还有很多变种、变型和引种的品系。杨树(Populus)分类系统共分为五大派：青杨派(Tacamahaca)、白杨派(Leuce)、黑杨派(Aigeiros)、胡杨派(Turanga)、大叶杨派(Leucoides)。树干通常端直；树皮光滑或纵裂，常为灰白色。主要分布于华中、华北、西北、东北等广阔地区。

由于繁殖快，生长旺盛，杨树是防风固沙中的重要树种。在用于防风固沙中，希望具有更发达的根系以便更好地固定水土，更好地吸收沙土中的养分。植株变矮能够降低在沙漠或松软土质中杨树被大风吹倒。杨树根系发达也能够更好地在滩涂河边固定土壤，防止水土流失。现有技术中缺少良好的增加根系发达程度且降低植株高度的杨树育种方法，这样的育种将具有推广应用价值。杨树是我国重要的速生工业用材树种和绿化造林树种，根中木质部增多，可更好的运输水分和无机盐。根中木质部的形成和发育直接影响到林木的木材质量和产量，因此有关木质部形成和发育的研究也一直是林木育种的研究的重点，但是由于木质部形成和发育的机理十分复杂，到目前为止，在杨树中尚未见到显著促进根木质部发育的报道。

杨树木质部是木材利用的主要器官，木质部加宽有利于提高木质素与纤维素的含量，纤维素含量越高，杨树木材的韧性与纤维性越强，更有利于提高杨树木材品质，提高木材的利用率。韧皮部宽度减少促进韧皮纤维长度增加，促进扩大杨树木材的利用范围，利用其优越的力学性能和环保特性可在建筑、船舶及航天材料制作中更好地使用。G-layer(gelatinous layer，胶质层)使木材具有较高含量的胶质纤维和较低含量的木质素，促进木材纤维素含量提高，使木材具有更高的强度和抗拉强度。韧皮部与木质部的生长发育直接影响木材的品质与产量。利用现代生物技术深入了解杨树木材形成过程的关键基因及其调控网络，有助于为阐释树木的生长规律和木材形成机制提供重要的理论支持。利用基因工程技术培育速生优质林木是解决我国木材需求的有效途径，而阐明木材形成的分子机制是遗传改良林木的重要基础。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提供了如下六方面的技术方案。

本发明第一方面提供了一种用于通过CRISPR/Cas9系统敲除杨树基因的gRNA，所述gRNA为第一gRNA，第二gRNA或第三gRNA；

所述第一gRNA用于敲除杨树GLR3.3a基因；

所述第二gRNA用于敲除杨树GLR3.3b基因；

所述第三gRNA用于双敲除杨树GLR3.3a基因和杨树GLR3.3b基因。

在一些实施方式中，所述杨树为84K杨。

在一些实施方式中，所述杨树GLR3.3a基因的编码序列如SEQ ID NO:1和/或SEQID NO:2所示；所述杨树GLR3.3b基因的编码序列如SEQ ID NO:3和/或SEQ ID NO:4所示。

在一些实施方式中，所述第一gRNA的靶序列选自SEQ ID NO:9所示的序列、SEQ IDNO:10所示的序列、SEQ ID NO:12所示的序列、SEQ ID NO:13所示的序列、SEQ ID NO:14所示的序列或其组合；