本发明属于基因工程和植物学领域，尤其是涉及一种番茄slcost1基因在创制番茄新种质中的应用。
背景技术：
1、番茄(solanum lycopersicum)是最重要的蔬果之一，世界年产量达到1.808亿吨，番茄果实营养丰富，富含多种维生素、有机酸、类胡萝卜素(如番茄红素)等，食用番茄及其产品能有效减少或预防各种疾病，如肥胖、高血糖和高胆固醇、心血管疾病和癌症等[1]。
2、番茄植株高大，许多品种为无限生长型，单株占地面积较大，且普遍需要牵蔓及打顶等农艺措施。而植株的小型化可有效利用空间，适应有限空间中的高密度种植，在番茄的露天种植中，矮化植株抗倒伏能力更好。以半矮杆小麦和水稻新品种培育为标志的“绿色革命”也证明植物的矮化育种具有极大的应用潜力[2,3]。著名的矮化番茄有micro-tom，它的突变表型与三个基因dwarf、sp和mnt突变相关，涉及到了油菜素内酯和脱落酸代谢途径等[4]。因其矮化及生长周期缩短等特征，被广泛作为番茄研究的模式材料，应用于高通量诱变及基因功能鉴定等研究中。但因micro-tom的突变涉及到油菜素内酯和脱落酸等重要植物生长相关激素，使得利用该材料的研究和应用受到一定限制，创制其他番茄矮化材料则能作为模式研究的有效备选材料。
3、番茄果实具有特殊风味，受到消费者的喜爱。但在以产量及耐贮藏为主要目标的育种改良过程中，番茄风味逐渐丢失，糖、酸和香气等成分含量降低[5]。而在番茄加工产过程中常需要额外添加糖分以满足消费者对风味的需求。番茄果实常含有较多种子，而种子较硬，含有酚类等苦味物质[6]，影响相应加工产品的口感。因此少籽或无籽番茄也更利于果实加工。
4、cost1是一个植物特有duf641(domain of unknown function 641)家族蛋白成员，中国专利cn108949821a公开了一种通过抑制cost1基因的表达提高植物抗旱性的方法。cost1基因的同源基因包括番茄slcost1基因、水稻oscost1基因、杨树ptcost1和ptcost2基因以及其他物种中与cost1任何核苷酸或蛋白区域片段同源度在40％以上的其他基因，对于培育出更多抗旱的转基因植物打下基础，该方法可以应用于植物遗传改良。此外，还有研究发现拟南芥的cost1突变体植株抗旱能力显著提高，植株矮小，与植物生长及抗逆相关[7,8]，是一个可用于植物矮化育种的重要候选基因。然而现有技术中并没有涉及如何得到果实小型化、少籽且增加果糖含量的番茄品种。
5、[1]perveen r,suleria ha,anjum fm,butt ms,pasha i,ahmad s.tomato(solanum lycopersicum)carotenoids and lycopenes chemistry；metabolism,absorption,nutrition,and allied health claims—a comprehensivereview.critical reviews in food science and nutrition.2015jun 7；55(7):919-29.
6、[2]王跃星,胡兴明,钱前.保障粮食绝对安全——绿色革命新突破[a].中国作物学会.第十九届中国作物学会学术年会论文摘要集[c].中国作物学会:中国作物学会,2020:22.
7、[3]蒋建平,王东阳.中国的绿色革命与持续农业[j].北方园艺,1994,(01):1-3.
8、[4]刘小花,张岚岚,朱长青,陈昆松,徐昌杰.micro-tom番茄矮化微型机制及其在植物功能基因组学研究中的应用[j].遗传,2008,(10):1257-1264.
9、[5]zhu g,gou j,klee h,huang s.next-gen approaches to flavor-relatedmetabolism.annual review of plant biology.2019apr 29；70:187-212.
10、[6]persia me,parsons cm,schang m,azcona j.nutritional evaluation ofdried tomato seeds.poultry science.2003jan 1；82(1):141-6.
11、[7]bao y,song wm,wang p,yu x,li b,jiang c,shiu sh,zhang h,basshamdc.cost1 regulates autophagy to control plant droughttolerance.proceedings of the national academy of sciences.2020mar 31；117(13):7482-93.
12、[8]bao y,bassham dc.cost1 balances plant growth and stress tolerancevia attenuation of autophagy.autophagy.2020jun；16(6):1157-1158.
技术实现思路
1、基于现有技术中缺少如何得到果实小型化、少籽且增加果糖含量的番茄品种的现状，本发明的目的在于提供一种番茄slcost1基因在创制番茄新种质中的应用。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本发明首先提供一种番茄slcost1基因，具有seq id no.1所示的核苷酸序列。
4、本发明研究发现番茄slcost1基因可参与番茄生长和果实发育，敲除该基因能极显著降低番茄株高，使果实小型化，少籽且增加果糖含量，可用于创制番茄新种质。
5、本发明还提供一种番茄slcost1基因编码的蛋白，具有seq id no.2所示的氨基酸序列。
6、本发明还提供所述番茄slcost1基因及相关基因片段在创制番茄新种质中的应用及利用slcost1类似基因创制新种质中的应用。所述番茄slcost1基因及相关基因片段或其类似基因可以参与番茄等受体植物株高和果实发育，可用在植物的遗传转化中。
7、在本发明的一个实施方式中，以slcost1为目标基因通过分子辅助育种技术筛选获得slcost1功能缺失的番茄自然变种或人工突变体。
8、在本发明的一个实施方式中，通过敲除番茄中番茄slcost1基因，得到株型矮小，且果重较普通番茄的平均重量减小77％，果实极显著小型化，果糖含量较普通番茄的平均含量增加31％及甜度较普通番茄的平均含量增加18％的番茄新种质。
9、在本发明的一个实施方式中，选择slcost1基因的两个19bp的目标序列作为引导rna(guide rna)构建crispr/cas9的敲除载体，通过遗传转化获得相应的基因敲除番茄株系，所述基因敲除番茄株系即为株型矮小，且果实小型化具有更高果糖浓度及甜度的番茄新种质。
10、在本发明的一个实施方式中，引导rna包括guide1 rna和guide2 rna，序列分别如seq id no.3和seq id no.4所示。
11、在本发明的一个实施方式中，以slcost1为目标基因，利用crispr/cas9技术进行基因编辑，在靠近slcost1基因序列5’端起始密码子附件设计两个引导rna序列guide1和guide2，分别如seq id no.3和seq id no.4所示，并设计带有相应酶切位点的克隆引物，见seq id no.5至seq id no.8，利用酶切连接法构建带有两个引导rna序列的crispr/cas9的重组载体；构建好相应的crispr/cas9载体经sanger测序验证后，将其分别导入到农杆菌gv3101菌株中，获得相应的农杆菌工程菌株；在番茄品种ailsa craig等受体植物通过农杆菌工程菌株介导的子叶叶盘转化法进行的转基因操作，经过子叶浸染、不定芽诱导、生根、植株驯化系列步骤，获得crispr/cas9编辑植株。
12、在本发明的一个实施方式中，其所用的crispr/cas9载体骨架为phee401(潮霉素抗性筛选)。
13、本发明研究发现在敲除slcost1基因的植株中，生长周期无明显影响，但植株株高显著降低，番茄果实减小，可正常结实，但明显少籽，成熟果实果糖含量显著增加，果实的相对甜度增加。
14、本发明还提供通过敲除其它植物中的cost1同源基因来获得小型化植株和高糖含量果实的方法。因cost1基因具有较高的保守性，类似的，基于本技术提供的方案，通过敲除其它植物中的cost1同源基因来获得小型化植株和高糖含量果实的方法。
15、本发明提供的番茄slcost1基因特征功能如下：
16、(1)slcost1属于植物特有的duf641家族，此家族在番茄中共有5个成员，其中slcost1是拟南芥cost1基因的直系同源基因。(2)在5个番茄duf641家族成员中，只有slcost1能回补拟南芥cost1的突变体在生长和发育中的缺陷，表明slcost1在基因功能和拟南芥cost1具有相似性。(3)敲除slcost1基因对植物的生长周期无明显影响，但极显著地降低株高，果实减小，能正常结实，但种子数量明显减少。
17、本发明通过crispr/cas9技术手段敲除番茄的slcost1基因(具有seq id no.1所示的核苷酸序列)，极显著地降低植株株高，使果实小型化，少籽且增加果糖含量，获得新的番茄矮化种质，也为通过诸如分子辅助育种等获得slcost1基因缺失的矮化材料提供依据。
18、与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
19、本发明提供的番茄slcost1基因在创制番茄新种质中的应用方法，通过敲除slcost1基因，得到株型矮小，且果实小型化具有更高果糖浓度及甜度的番茄新种质，具有能有效提高番茄的种植密度，充分利用栽培空间，提高抗倒伏能力等优点，且果实少籽和高糖的特性更利于工业加工，具有重要经济价值，也为分子辅助育种提供了目标筛选基因。
1.一种番茄slcost1基因，其特征在于，具有seq id no.1所示的核苷酸序列。
2.一种番茄slcost1基因编码的蛋白，其特征在于，具有seq id no.2所示的氨基酸序列。
3.权利要求1所述番茄slcost1基因及相关基因片段在创制番茄新种质中的应用及利用slcost1类似基因创制新种质中的应用。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述番茄slcost1基因及其类似基因用于参与受体植物株高和果实发育，用在植物的遗传转化中。
5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，以slcost1为目标基因通过分子辅助育种技术筛选获得slcost1基因功能缺失的番茄自然变种或人工突变体。
6.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，通过敲除番茄中番茄slcost1基因，得到株型矮小，且果重较普通番茄的平均重量减小77％，果实极显著小型化，果糖含量较普通番茄的平均含量增加31％及甜度较普通番茄的平均含量增加18％的番茄新种质。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，选择slcost1基因的两个19bp的目标序列作为引导rna构建crispr/cas9的敲除载体，通过遗传转化获得相应的基因敲除番茄株系，所述基因敲除番茄株系即为株型矮小，且果实小型化具有更高果糖浓度及甜度的番茄新种质。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，引导rna包括guide1 rna和guide2 rna，序列分别如seq id no.3和seq id no.4所示。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，以slcost1为目标基因，利用crispr/cas9技术进行基因编辑，在靠近slcost1基因序列5’端起始密码子附件设计两个引导rna序列guide1和guide2，分别如seq id no.3和seq id no.4所示，并设计带有相应酶切位点的克隆引物，见seq id no.5至seq id no.8，利用酶切连接法构建带有两个引导rna序列的crispr/cas9的重组载体；构建好相应的crispr/cas9载体经sanger测序验证后，将其分别导入到农杆菌gv3101菌株中，获得相应的农杆菌工程菌株；在受体植物通过农杆菌工程菌株介导的子叶叶盘转化法进行的转基因操作，经过子叶浸染、不定芽诱导、生根、植株驯化系列步骤，获得crispr/cas9编辑植株。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，其所用的crispr/cas9载体骨架为phee401，潮霉素抗性筛选。
