一种小麦高产早熟抗赤霉病相关蛋白及其编码基因TaFAH与应用

本发明属于生物，具体涉及一种小麦高产早熟抗赤霉病相关蛋白及其编码基因tafah与应用。

背景技术：

1、小麦赤霉病是世界性的病害，在我国每年都会导致小麦产量的大幅下降。其中，禾谷镰刀菌通过产生毒素来侵害小麦，对人和动物的健康也造成了严重的威胁。目前，小麦赤霉病的控制主要依靠种植抗病品种结合化学药剂防治，但这些方法存在着严重的缺陷，比如化学药剂的长期使用会让禾谷镰刀菌产生耐药性，同时也会对环境造成污染。因此，寻找一种更加环保、持久的防治方法显得尤为必要。

2、小麦抗赤霉病的分子机制非常复杂，仅有两个主效抗性基因fhb1和fhb7得到了克隆。因此，挖掘利用优异抗赤霉病基因，是提高小麦抗病性和产量的关键手段。然而，小麦赤霉病抗病性与其他农艺性状之间具有互斥性，因此提高小麦赤霉病抗病性往往伴随着产量和品质的降低。因此，需要利用现代分子生物学、遗传学等技术手段，对小麦抗赤霉病相关基因进行深入研究，挖掘出同时能够提高小麦抗病性、产量和品质的优异基因，为小麦赤霉病持久绿色防控提供更加可靠的保障。

技术实现思路

1、本发明的目的针对现有技术存在的问题，本发明提供一种小麦高产早熟抗赤霉病相关蛋白及其编码基因tafah与应用。

2、为实现上述发明目的，经研究，本发明提供如下技术方案：

3、一种小麦高产早熟抗赤霉病相关蛋白tafah，所述蛋白具有如seq id no.1所示的氨基酸序列；或seq id no.1所示的氨基酸序列经人为工程改造或自然核酸多态性所致的替换、缺失、或添加一个或几个氨基酸形成的具有同等功能的氨基酸序列。

4、优选的，所述seq id no.1所示的氨基酸序列经人为工程改造或自然核酸多态性所致的替换、缺失、或添加一个或几个氨基酸形成的具有同等功能的氨基酸序列包括seqid no.10或seq id no.12。

5、一种小麦高产早熟抗赤霉病相关基因tafah，所述基因具有如seq id no.2所示的核苷酸序列；或seq id no:.1所示的氨基酸序列经人为工程改造或自然核酸多态性所致的替换、缺失、或添加一个或几个氨基酸形成的具有同等功能的氨基酸序列编码所对应的核苷酸序列。

6、优选的，所述seq id no.1所示的氨基酸序列经人为工程改造或自然核酸多态性所致的替换、缺失、或添加一个或几个氨基酸形成的具有同等功能的氨基酸序列编码所对应的核苷酸序列包括seq id no.9或seq id no.11。

7、一种过表达tafah基因的小麦株系，通过构建tafah基因过表达载体并导入小麦幼胚后培养得到。

8、优选的，所述过表达载体的引物序列如seq id no.3和seq id no.4所示的核苷酸序列组成。

9、一种用于检测过表达tafah基因的转基因植物的引物，其中包括test-tafah-f和test-tafah-r引物对、或test-actin-f和test-actin-r引物对，所述test-tafah-f的核苷酸序列为如seq id no.5所示，所述test-tafah-r的核苷酸序列为如seq id no.6所示，所述test-actin-f的核苷酸序列为如seq id no.7所示，所述test-actin-r的核苷酸序列为如seq id no.8所示。

10、一种小麦高产早熟抗赤霉病相关蛋白tafah或相关基因在小麦高产早熟抗病育种中的应用。

11、一种用于检测过表达tafah基因的转基因植物的引物在转基因植物检测上的应用。

12、一种用于提高小麦抗赤霉病、缩短抽穗期和提高粒重的方法，包括以下步骤：

13、(1)克隆小麦tafah基因的完整编码蛋白的基因序列；

14、(2)设计并合成oe-tafah-f和oe-tafah-r引物，并进行pcr扩增，得到tafah基因的过表达载体；

15、(3)将步骤(2)中得到的过表达载体进行农杆菌介导的遗传转化，并筛选抗性愈伤植株；

16、(4)提取转化获得阳性植株的基因组dna，利用test-tafah-f和test-tafah-r引物对或test-actin-f和test-actin-r引物对进行pcr扩增，进行过表达基因片段的鉴定；

17、(5)对阳性植株进行tafah基因表达定量分析，并选取表达量显著升高的株系进行后续实验；

18、(6)观察过表达株系和野生型株系的农艺性状；

19、(7)接种小麦赤霉病菌后，观察过表达株系和野生型株系的病情指数。

20、本发明的有益效果至少包括：

21、(1)提高小麦抗赤霉病能力：通过过表达该基因，小麦品种在面对赤霉病时表现出更强的免疫能力，减少了病害对小麦产量的影响。

22、(2)缩短抽穗期：抽穗期是小麦生长发育的重要阶段，缩短抽穗期可以使小麦更早成熟，提前收获，从而增加年内的种植周期。

23、(3)增加粒重：通过过表达该基因，小麦的粒重得到提高，从而使每穗的产量增加，进一步增加小麦的总产量。

24、本发明的特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种小麦高产早熟抗赤霉病相关蛋白tafah，其特征在于，所述蛋白具有如seq idno.1所示的氨基酸序列；或seq id no.1所示的氨基酸序列经人为工程改造或自然核酸多态性所致的替换、缺失、或添加一个或几个氨基酸形成的具有同等功能的氨基酸序列。

2.根据权利要求1所述的一种小麦高产早熟抗赤霉病相关蛋白tafah，其特征在于，所述seq id no.1所示的氨基酸序列经人为工程改造或自然核酸多态性所致的替换、缺失、或添加一个或几个氨基酸形成的具有同等功能的氨基酸序列包括seq id no.10或seq idno.12。

3.一种小麦高产早熟抗赤霉病相关基因tafah，其特征在于，所述基因具有如seq idno.2所示的核苷酸序列；或seq id no.1所示的氨基酸序列经人为工程改造或自然核酸多态性所致的替换、缺失、或添加一个或几个氨基酸形成的具有同等功能的氨基酸序列编码所对应的核苷酸序列。

4.根据权利要求3所述的一种小麦高产早熟抗赤霉病相关基因tafah，其特征在于，所述seq id no.1所示的氨基酸序列经人为工程改造或自然核酸多态性所致的替换、缺失、或添加一个或几个氨基酸形成的具有同等功能的氨基酸序列编码所对应的核苷酸序列包括seq id no.9或seq id no.11。

5.一种过表达tafah基因的小麦株系，其特征在于，通过构建tafah基因过表达载体并导入小麦幼胚后培养得到。

6.根据权利要求5所述的一种过表达tafah基因的小麦株系，其特征在于，所述过表达载体的引物序列如seq id no.3和seq id no.4所示的核苷酸序列组成。

7.一种用于检测过表达tafah基因的转基因植物的引物，其特征在于，其中包括test-tafah-f和test-tafah-r引物对、或test-actin-f和test-actin-r引物对，所述test-tafah-f的核苷酸序列为如seq id no.5所示，所述test-tafah-r的核苷酸序列为如seq idno.6所示，所述test-actin-f的核苷酸序列为如seq id no.7所示，所述test-actin-r的核苷酸序列为如seq id no.8所示。

8.一种如权利要求1所述的蛋白或权利要求3所述的基因在小麦高产早熟抗病育种中的应用。

9.一种如权利要求7所述的引物在转基因植物检测上的应用。

10.一种用于提高小麦抗赤霉病、缩短抽穗期和提高粒重的方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种小麦高产早熟抗赤霉病相关蛋白及其编码基因TaFAH与应用。本发明提供的蛋白质是如SEQ ID NO.1所示的氨基酸序列组成的蛋白质，该编码基因具有如SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列。在小麦中过表达TaFAH基因显著提高了小麦品种Fielder对赤霉病的抗性，并缩短了小麦抽穗期和提高了千粒重。因此该基因参与小麦抗病性、抽穗和粒重，可作为育种的候选基因，用于提高小麦抗赤霉病，缩短小麦抽穗时间和提高小麦产量，为小麦高产早熟抗病育种提供有力保障。

技术研发人员：张翠军,商圣平
受保护的技术使用者：中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17