本發(fā)明屬于植物育種，尤其涉及十字花科作物gsl5基因在根腫病抗性改良中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、十字花科作物包括油菜(brassica?napus)、白菜類(brassica?rapa)、甘藍類(brassica?oleracea)、芥菜類(brassica?juncea)、蘿卜類(raphanus?sativus)等，是人類食用油、蔬菜、飼料、工業(yè)油的重要來源，是世界范圍內(nèi)最重要的一類經(jīng)濟作物。

2、十字花科根腫病是由原生動物根腫菌(plasmodiophora?brassicae)引起的毀滅性土傳病害，可危害幾乎所有十字花科作物，引起根部腫大、腐爛和植株死亡，平均產(chǎn)量損失為25～50％，嚴重時可造成絕收。根腫菌可在土壤中存活10年以上，被根腫菌感染的田塊將長期不適宜種植任何十字花科作物。近年來，根腫病在我國油菜、白菜、甘藍、芥菜、蘿卜等十字花科作物主產(chǎn)區(qū)快速蔓延，發(fā)病面積超過4000萬畝，已成為十字花科作物共性重大產(chǎn)業(yè)病害，每年直接經(jīng)濟損失約500億元，嚴重威脅著油菜和十字花科蔬菜作物產(chǎn)業(yè)安全生產(chǎn)，因此綠色高效防控十字花科作物根腫病是保障食用油和“菜籃子”等產(chǎn)品供給安全的關(guān)鍵舉措。

3、發(fā)掘和利用抗根腫病基因，培育抗病品種是防控根腫病最經(jīng)濟有效的措施。根腫菌存在生理小種的分化，目前生產(chǎn)利用的抗根腫病位點主要來自蕪菁(b.rapassp.rapifera，飼料用白菜)，均表現(xiàn)為顯性、小種特異性抗性，生產(chǎn)上抗病品種推廣應(yīng)用3年左右就出現(xiàn)抗性喪失，抗病育種周期長，遠無法滿足生產(chǎn)需求。廣譜抗根腫病基因抗譜廣，抗性不易喪失，是抗病育種的理想基因，而目前廣譜抗根腫病基因尚未發(fā)現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供十字花科作物gsl5基因在根腫病抗性改良中的應(yīng)用，針對gsl5的基因工程改造可實現(xiàn)十字花科作物根腫病廣譜抗性改良，為十字花科作物根腫病持久高效防控提供關(guān)鍵基因和技術(shù)手段。

2、為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、十字花科作物gsl5基因在根腫病抗性改良中的應(yīng)用；優(yōu)選針對gsl5啟動子區(qū)、編碼區(qū)、非編碼區(qū)、內(nèi)含子區(qū)，通過基因改造使十字花科作物gsl5基因發(fā)生轉(zhuǎn)錄水平下降或終止、蛋白表達水平下降或終止以及氨基酸突變、氨基酸修飾改變導(dǎo)致的gsl5功能缺失或改變。

4、優(yōu)選的是，所述基因工程改造包括基因編輯、ems誘變、射線誘變、同源重組、t-dna插入中的任意一種。

5、優(yōu)選的是，所述十字花科作物為根腫菌寄主類十字花科作物；更優(yōu)選的是，所述十字花科作物為擬南芥、油菜、白菜類、甘藍類、芥菜類、蘿卜類中的任意一種。

6、優(yōu)選的是，所述gsl5基因的核苷酸序列為seq?id?no.1、seq?id?no.2、seq?idno.3、seq?id?no.4、seq?id?no.5、seq?id?no.6、seq?id?no.7、seq?id?no.8中的任意一種。

7、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

8、(1)本發(fā)明鑒定到十字花科作物保守感根腫病基因gsl5，敲除該基因即可實現(xiàn)十字花科作物根腫病廣譜抗性改良，為十字花科作物根腫病抗性改良提供了一個全新基因，具有巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，應(yīng)用前景廣闊。

9、(2)本發(fā)明利用基因編輯技術(shù)實現(xiàn)了十字花科作物根腫病抗性改良，可顯著縮短抗病育種周期，為十字花科作物根腫病抗性改良提供了一種全新的途徑，具有廣闊的應(yīng)用前景。

10、(3)本發(fā)明創(chuàng)制出了對根腫菌不同小種具有廣譜抗性的擬南芥、甘藍型油菜、白菜和甘藍材料，抗性不易喪失，可持久高效防控根腫病，為綠色高效持久防控十字花科作物根腫病提供了關(guān)鍵種質(zhì)資源，應(yīng)用潛力、經(jīng)濟效益和社會效益巨大。

11、(4)本發(fā)明鑒定到的感根腫病基因gsl5在根腫菌侵染和致病過程中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，敲除gsl5即可阻斷根腫菌的侵染進程，實現(xiàn)根腫病抗性顯著提高，這一發(fā)現(xiàn)不僅豐富了對根腫菌致病的理論認識，也為根腫病精準阻控技術(shù)研發(fā)提供了理論依據(jù)。

12、(5)本發(fā)明鑒定到的感根腫病基因gsl5在十字花科作物中廣泛存在且高度保守，通過改造gsl5即可實現(xiàn)十字花科作物對根腫病抗性的整體提高，對十字花科作物根腫病綠色高效和持久防控具有重大意義。

技術(shù)特征：

1.十字花科作物gsl5基因在根腫病抗性改良中的應(yīng)用。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，針對gsl5啟動子區(qū)、編碼區(qū)、非編碼區(qū)、內(nèi)含子區(qū)，通過基因改造使十字花科作物gsl5基因發(fā)生轉(zhuǎn)錄水平下降或終止、蛋白表達水平下降或終止以及氨基酸突變、氨基酸修飾改變導(dǎo)致的gsl5功能缺失或改變。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述基因改造包括基因編輯、ems誘變、射線誘變、同源重組、t-dna插入中的任意一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述十字花科作物為根腫菌寄主類十字花科作物。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述十字花科作物為擬南芥、油菜、白菜類、甘藍類、芥菜類、蘿卜類中的的任意一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于，所述gsl5基因的核苷酸序列為seq?idno.1、seq?id?no.2、seq?id?no.3、seq?id?no.4、seq?id?no.5、seq?id?no.6、seq?id?no.7、seq?id?no.8中的任意一種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明申請是202311580841.X的分案申請。本發(fā)明提供了十字花科作物GSL5基因在根腫病抗性改良中的應(yīng)用，屬于植物育種技術(shù)領(lǐng)域。GSL5基因在十字花科作物中高度保守，GSL5基因功能缺失的十字花科作物純合突變體對根腫病具有廣譜高抗抗性，證明針對GSL5的基因改造能夠?qū)崿F(xiàn)十字花科作物的根腫病廣譜抗性改良，為十字花科作物根腫病抗性改良與持久高效防控提供了新的關(guān)鍵基因和技術(shù)手段。

技術(shù)研發(fā)人員：劉立江,劉勝毅,張益,吳鈺坡,趙傳紀,程曉暉,劉凡,任莉,黃軍艷
受保護的技術(shù)使用者：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/11