TaIDDL14蛋白及其编码基因在调控小麦芽再生中的应用

本发明涉及植物分子生物学和作物遗传育种，具体涉及一种taiddl14蛋白及其编码基因在调控小麦芽再生中的应用。

背景技术：

1、遗传转化和基因编辑是改良作物产量和品质的重要技术手段。但多数主栽小麦基因型离体芽再生效率低、转化难。离体芽再生是植物生物技术，包括遗传转化、基因编辑等得以实现的关键基础步骤，高效广谱小麦再生体系匮乏的瓶颈效应日益凸显。挖掘和应用促进离体芽再生、提高转化效率的调控基因，是提高小麦遗传转化和基因编辑效率的关键，也将为进一步精准分子育种提供重要的基因和种质资源。

2、已有研究表明，过表达促进再生的关键基因可以提高作物再生能力和遗产转化效率，

grf4-gif1、

tawox5、

tadof3.4、

tadof5.6和

tadof4.7、

talax1等基因导入不同小麦品种可以显著提升转化效率。但是该策略依赖外源基因持续表达，容易造成植物发育异常并限制后续育种应用。而且小麦中已分离得到的再生基因数量有限，无外源插入且适合育种的基因还很少见有报道。

3、idd转录因子是植物特有的c2h2型锌指蛋白家族，已在拟南芥、玉米、水稻等物种中被证实广泛参与植物开花转变、器官建成、碳代谢调控与激素信号整合等多个生物学过程，同时逐步被发现是连接植物生长发育与逆境适应的重要调控节点（kozaki, 2024）。

taiddl14是小麦idd转录因子家族的重要成员，但在遗传转化方面的研究还未见报道。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种taiddl14蛋白及其编码基因在调控小麦芽再生中的应用。本发明研究发现：小麦

taiddl14基因的编辑显著提高了多个小麦品种的转化效率，有效克服了小麦的基因型依赖性；而且无外源基因插入，可直接用于育种改良。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一方面，提供taiddl14蛋白在调控小麦芽再生中的应用，所述taiddl14蛋白包括：taiddl14-3a蛋白、taiddl14-3b蛋白和taiddl14-3d蛋白；

4、所述taiddl14-3a蛋白的氨基酸序列如seq id no.1所示；所述taiddl14-3b蛋白的氨基酸序列如seq id no.2所示；所述taiddl14-3d蛋白的氨基酸序列如seq id no.3所示。具体如下：

5、taiddl14-3a蛋白：

6、mrksseismkasssmasdasgntdpgqqgarfssmdqscfarpgqsipgyppffgpqssnfylpddsvakacdpfepnppqnnpvadwdpqamlsnltfleqkikqvkdivqsmgnrgsqdvggscelaakqqlvtadltsiiiqlistagsmlpsmktpllssnpavrqlntpgspmgfgsivnqrpstvreemvpditktpdyedlmntlnpahdekddlikcpnpcvgegpepvpmedhdvkesddggeaehlppgsyvvlqlekeeilaphthfcvicgkgfkrdanlrmhmrghgdeyktpaalakpmrdsvsdptpvtryscpyvgckrnkehrkfqplktilcvknhykrshcdkrytcsrcntkkfsviadlkthekhcgrdkwlcscgttfsrkdklfghvalfqghtpalpmddikatgaseqrseamddmvgstgynfpgstsdgipnldmkvaddtrg yfsplnfdpcfgalddfarpgfdisenpfsflpsgpgscsfgqlsgds。

7、taiddl14-3b蛋白：

8、mrksseismkasssmasdasgntepgqqgvrfssmdqscfarpgqsipgyppffgpqssnfylpddsvakacdpfepnppqsnpvadwdpqamlsnltfleqkikqvkdivqsmgnrgsqdvggscelaakqqlvtadltsiiiqlistagsmlpsmktpllssnpavrqlntpgspmgfgsivnqrpstvreemvpdisktsdyeelmntlntahdekddlincpnpcvgegpepvpmedhdvkesddggeaehlppgsyvvlqlekeeilaphthfcvicgkgfkrdanlrmhmrghgdeyktpaalakpmrdsgsdptpvtryscpyvgckrnkehrkfqplktilcvknhykrshcdkrytcsrcntkkfsviadlkthekhcgrdkwlcscgttfsrkdklfghvalfqghtpalamddikatgaseqpqgseamddmvgstgynfpgstsdgipnldmkvaddtrgyfsplnfdpcfgalddfappgfdisenpfsflpsgpgscsfgqlsgds。

9、taiddl14-3d蛋白：

10、mrksseismkasssmasdasgntepgqqgvrfssmdqscfarpgqsipgyppffgpqssnfylpddsvakacdlfepnppqnnpvadwdpqamlsnltfleqkikqvkdivqsmgnrgsqdaggscelaakqqlvtadltsiiiqlistagsmlpsmktpllssnpavrqlntpgspmgfgsivnqrpstireevvndisktsdyeelmntlntahdekddlikcpnpcvgegpepvpmedhdvkesddggeaehlppgsyvvlqlekeeilaphthfcvicgkgfkrdanlrmhmrghgdeyktpaalakpmrdsgsdptpvtryscpyvgckrnkehrkfqplktilcvknhykrshcdkrytcsrcntkkfsviadlkthekhcgrdkwlcscgttfsrkdklfghvalfqghtpalpmddikasgaleqpqgseamddmvastgynfpgstsdgipnldmkvaddtrgyfsplnfdpcfgalddfarpgfdisenpfsflpsgpgscsfgqlsgds。

11、上述应用中，通过taiddl14蛋白失活促进小麦芽再生。

12、优选的，所述促进小麦小麦芽再生为提高小麦幼胚诱导的离体芽再生能力。

13、本发明的第二方面，提供taiddl14蛋白的编码基因在调控小麦芽再生中的应用，所述taiddl14蛋白的编码基因包括：

taiddl14-3a基因、

taiddl14-3b基因和

taiddl14-3d基因；

14、所述

taiddl14-3a基因的核苷酸序列如seq id no.4所示；所述

taiddl14-3b基因的核苷酸序列如seq id no.5所示；所述

taiddl14-3d基因的核苷酸序列如seq id no.6所示。具体如下：

15、

taiddl14-3a：

16、gtcaaactccatctcctccaccacgctatagactttatccccgctttcccgtaccattctttcctctttttcccctgattccaacgctgccgccgcgccgtagctcagcctcgccgccaaccaccccaatcccctccaccacccacgcgcgtgggccggccggccaccgccgcccctgctcttcctcgccgggtccccgccgtttccactccgtccggcaatcattggccattgaggtatgcccttgtgtttcatccagtgattagctaaacccggcaggccatctagatcttggtgcgctgcttacagatctgccggtgcctacggagtagttccatacgtctagtttgattgctgctgccgtgttcaatttcttgttcttatgatttttttttctacccgcagggtttgatgcttttcctgtcctattatcaatttctcgtttggggaagatcgtgcgagatagaagaaagggcggactggattgtaatctgagctctggtggatctagactggaagttgcatgagaaaaagttcagaaatttccatgaaagcttcgtcgtcgatggcaagcgacgcttcagggaacactgaccctggccaacagggtgctcgtttcagttccatggaccagtcttgctttgcaagacctggccagtcaatccctggctaccccccattctttggccctcagtcttccaacttttaccttcctgatgacagtgtggctaaagcgtgtgatccgttcgagccgaatcctcctcagaacaatcctgtggcagattgggaccctcaggccatgctgagcaacctaaccttccttgagcagaagatcaagcaggtgaaagatatcgtgcagtccatgggtaaccgagggagccaagatgttggtggttcctgcgagcttgccgcaaagcagcagctcgtcaccgctgatctcacttccatcataattcagctcatctcgactgccggctccatgcttccttccatgaagaccccgctgcttagcagcaatccagcggtcaggcagctcaacacgcctggttctcccatgggctttggctcgattgtgaatcagcggccaagcacagtcagggaggagatggttcctgacattaccaagacccctgactatgaggatctgatgaatacccttaatccagcccatgatgaaaaggatgatctgatcaaatgcccaaatccttgtgttggggaagggcctgagccggttccgatggaagaccatgacgtgaaggagagcgatgatggtggcgaggcagagcatctcccccctggttcttatgtggtcttgcaattggagaaggaggagattttagcaccacacactcatttctgtgtgatatgtggcaagggtttcaagagggatgctaacctaaggatgcacatgaggggccatggagacgagtacaaaactcccgcagctcttgccaaacccatgagagattctgtctcagatcctacaccagttacaaggtactcgtgcccatatgtcggttgcaagcgcaacaaagagcacaggaagttccagcccctcaagacaatcttgtgtgtgaagaaccactacaagagaagccattgcgacaagaggtatacctgcagccgatgcaacaccaagaagttctcagtcattgcggacttgaagactcatgagaagcactgtgggcgtgacaagtggctctgctcatgtggaacaactttctcaagaaaggacaagctgttcggccatgtcgcgcttttccaagggcacacacctgctcttccaatggatgatattaaagcaacaggagcatcggagcagaggagcgaggcgatggacgacatggtggggagcacagggtataacttcccaggcagcacgtctgatggtattccgaatctagacatgaaagttgccgatgacacacgtggttatttctctcccttgaacttcgacccctgcttcggcgccctcgatgacttcgcccgacctggattcgacatctccgagaaccccttctccttcctgccttcaggaccgggttcttgcagctttgggcagcttagtggagacagctgatggagttcgtcgccgtagacaaccatgatggtgtcgattgttatgtatgaatgttatatgtatgaccgtctcagttcttcctctattcagggagccattttggtccatgcttctttcttaagtgtacttttagtttgtggtcatcaataatgatcttacatatagatttgaaagtcacaattgttaaatatattattattttcttta。

17、

taiddl14-3b：

18、gtcaaactccagctcctccaccacgctatagactttatccccgctttcccgtaccattctttcctctttctcccctgattccaacgctgccgccgcgccgtagctcagcctcgccgccgaccaccccaaccccctccacctcccacgcgagtcggccggccggccaccgccgtccctgttcttcctcaccgggtccccgccgtttccactccgtccggcaatcattggccattgagggtttgatgctattcctgtcttattgtcaatttctcatttggggaagatcgtgtgagatagaagagagggcggactggattgtaatctgagctctggtggatctagactgaaagttgcatgagaaaaagttcagaaatttccatgaaagcttcgtcgtcgatggcaagcgacgcgtcagggaacactgaacctggccaacagggcgttcgtttcagttccatggaccagtcttgctttgcaagacctggccagtcaatccctggctaccccccattctttggccctcaatcttccaacttttaccttcctgatgacagtgtggctaaagcgtgtgatccgtttgaaccgaatcctccacagagcaatcctgtggcagactgggatcctcaggccatgctgagcaacctaaccttccttgagcagaagatcaagcaggtgaaagatatcgtgcagtccatgggtaaccgagggagccaagatgttggtggttcctgcgagcttgccgcaaagcagcagctcgtcaccgctgatctcacttccatcataattcagctcatctcgactgccggctccatgcttccttccatgaagaccccgctccttagcagcaatccagcggtcaggcaactcaacacgcctggttctcccatgggctttggctcgattgtgaatcagcggccaagcacagtcagggaggagatggttcctgacattagcaagacctctgattatgaggagctgatgaatacccttaacacagcgcatgatgaaaaggatgatctgatcaactgcccaaatccttgtgtcggggaagggcctgagccggttccgatggaagaccatgacgtgaaggagagcgatgatggtggtgaggcagagcacctcccccctggttcttatgtggtcttgcagttggagaaggaggaaattttagcaccacatactcatttctgtgtgatatgtgggaagggtttcaagagggatgctaacctaaggatgcacatgaggggccatggagacgagtacaagactcccgcagctcttgccaaacccatgagagattctggctcagatcctacaccagttacaaggtactcgtgcccatatgtcggttgcaagcggaacaaagagcacaggaagttccagcccctcaagacaatcttgtgtgtgaagaaccactacaagagaagccactgtgacaagaggtatacctgcagccgatgcaataccaagaagttctcagtcattgcggacttgaagactcatgagaagcactgcgggcgtgacaagtggctctgctcatgtggaacaactttctcaagaaaggacaagctgttcggccatgtcgcgcttttccaagggcacacacctgctctagcaatggatgatattaaagcaacaggagcatcggagcagcctcaggggagcgaggcgatggacgacatggtggggagcacagggtataacttcccaggcagcacgtctgatggtattccgaatctagacatgaaagttgccgatgacacacgtggttatttctcgcccttgaacttcgacccgtgcttcggcgccctcgatgacttcgccccccctggattcgacatctccgagaaccccttctccttcctgccttcgggaccgggttcctgcagctttgggcagcttagtggagacagctgatggagatcgtcaccgtagacaaccatgatggtgtcgatcgttatgtatgaatgttatatgtatgatcatctcagttcttcctctattcagggagccattttggtccatgcctctttcttaagtgtacttttagtttgtggtcatcaataatgatcttacatatagatttgaaagtcacaattgttaaatatatattattttctttaa。

19、

taiddl14-3d：

20、gtcaaactccatctcctccaccacgctatagacttcatccccgctttcccgtaccattctttcctctttctcccctgattccaacgctgccgccgcgccgtagctcagcctcgccgccgaccaccccaatcccctccacctcccacgcgcgtcggccggccaccgccgtccctgttcttcctcgccgggtccccgccgtttccactccgtccggcaatcattggccattgagggtttgatgcttttcctgtcttattatcaatttctcatttggggaagatcgtgtgagatagaagagagggcggactggattgtaatctgaggtctagtggatctaaactgaaagttgcatgagaaaaagttcagaaatttccatgaaagcttcgtcgtcgatggcaagcgacgcgtcagggaacactgaacctggccaacagggtgttcgtttcagttccatggaccagtcttgctttgcaagacctggccagtcaatccctggctaccccccattctttggccctcaatcttccaacttttaccttcctgatgacagtgtggctaaagcgtgtgatctgtttgaaccgaatcctccacagaacaatcctgtggctgattgggatcctcaggccatgctgagcaacctaaccttccttgagcagaagatcaagcaggtgaaagatatcgtgcagtccatgggtaaccgagggagccaagatgctggtggttcctgcgagcttgctgcaaagcagcagctcgtcaccgccgatctcacttccatcataattcagctcatctcaactgccggctccatgcttccttccatgaagaccccgctccttagcagcaatccagcggtcaggcagctcaacacgcctggttctcccatgggctttggctcgatcgtgaatcagcggccaagcacaatcagggaggaggtggttaatgacattagcaagacctctgactatgaggagctgatgaatacccttaacacagcccatgatgaaaaggatgatctgatcaaatgcccaaatccttgtgtcggggaaggacctgagccggttccgatggaagaccatgacgtgaaggagagcgatgatggtggcgaggcagagcacctcccccctggttcttatgtggtcttgcaattggagaaggaggaaattctagcaccacacactcatttctgtgtgatatgtggcaagggtttcaagagggatgctaacctaaggatgcacatgaggggccatggagacgagtacaagactcccgcagctcttgccaaacccatgagagattctggctcagatcctacaccagttacaaggtactcgtgcccatatgtcggttgcaagcggaacaaagagcacaggaagttccagcctctcaagacaatcttgtgtgtgaagaaccactacaagagaagccactgtgacaagaggtatacctgcagccgatgcaacaccaagaagttctcagtcattgctgacttgaagactcatgagaagcactgcgggcgtgacaagtggctctgctcatgtggaacgaccttctcaagaaaagacaagctgttcgggcatgtcgcgcttttccaagggcacacacctgctcttccaatggatgatatcaaagcatcaggagcattggagcagcctcaggggagcgaggcgatggacgacatggtggcgagcacagggtataacttcccaggcagcacgtctgatggtattccgaatctagacatgaaagttgccgatgacacacgtggttatttctcgcccttgaacttcgacccgtgcttcggtgccctcgatgactttgctcgccctggattcgacatctctgagaaccccttctccttcctgccttcaggaccggggtcgtgcagttttgggcagcttagtggcgacagctaatggagctcgtcaccgttgacaaccatgatggtgtcgatcgttatgtatgaatgttatatgtatgaccgtcttagttcttcctctattcagggagccattttggtccatgcctctttcttaagtgtacttttagtttgtggtcatcaataatgatcaagtacttacatatagatttgaaagtcacaattgttaaatatgtatatcgttttcttta。

21、上述应用中，通过敲除或沉默taiddl14蛋白的编码基因来促进小麦芽再生。

22、在一些优选的实施方案中，敲除或沉默taiddl14蛋白的编码基因的物质为下述任一种：

23、e1）敲除或沉默taiddl14蛋白的编码基因的核酸分子；

24、e2）含有e1）所述核酸分子的表达盒；

25、e3）含有e1）所述核酸分子的重组载体、或含有e2）所述表达盒的重组载体；

26、e4）含有e1）所述核酸分子的重组微生物、或含有e2）所述表达盒的重组微生物、或含有e3）所述重组载体的重组微生物。

27、上述应用中，所述促进小麦芽再生为如下（1）或（2）：

28、（1）提高小麦幼胚诱导的离体芽再生能力；

29、（2）培育幼胚诱导的离体芽再生能力提高的小麦品种。

30、本发明的第五方面，提供一种提高小麦幼胚芽再生能力的方法，包括：

31、使小麦中所述

taiddl14-3a基因、

taiddl14-3b基因和/或

taiddl14-3d基因表达降低或不表达的步骤；

32、或者，使小麦中taiddl14-3a蛋白、taiddl14-3b蛋白和/或taiddl14-3d蛋白活性降低或丧失的步骤。

33、优选的，使小麦中所述

taiddl14-3a基因、

taiddl14-3b基因和/或

taiddl14-3d基因表达降低或不表达的方法包括：突变或敲除所述

taiddl14-3a基因、

taiddl14-3b基因和/或

taiddl14-3d基因的全部或部分序列；或者构建干涉载体干扰所述

taiddl14-3a基因、

taiddl14-3b基因和/或

taiddl14-3d基因的表达；或者使用基因沉默系统使所述

taiddl14-

3a基因、

taiddl14-3b基因和/或

taiddl14-3d基因的表达沉默。

34、本发明的有益效果：

35、（1）本发明经长期研究和探索首次从小麦中克隆得到了一个新型小麦

taiddl14基因，发现编辑

taiddl14基因具有调控和改善小麦幼胚诱导的愈伤组织离体芽再生的新功能。经过对该基因的实验验证证实，与转化空载体对照相比，转化编辑

taiddl14基因后得到的小麦幼胚诱导的愈伤组织再生出芽能力显著增强，绿芽再生效率明显提高，说明

taiddl14编辑可以调控小麦芽再生能力。将该基因编辑应用于再生困难的骨干种质或大面积推广品种，对小麦遗传转化及品种改良具有重要的理论意义和使用价值。

36、（2）本发明通过筛选并敲除小麦自身参与限制遗传转化响应的关键负调控基因，从源头解除小麦细胞对外源遗传物质导入及再生过程的限制，在不引入外源促进因子的情况下，提高小麦遗传转化效率，同时保持植株遗传背景稳定，更适用于获得无外源dna残留的基因编辑育种材料。