棉花BZR1基因鉴定及应用制造技术

本发明专利技术涉及一个棉纤维优势表达的基因GhBZR1的克隆与功能鉴定。GhBZR1基因全长1410bp，编码一个含有313氨基酸的蛋白质。该基因的mRNA在伸长发育时期的棉纤维细胞中大量积累，表明该基因为纤维优势表达基因。GhBZR1蛋白定位于细胞质和细胞核中，BL诱导后，该蛋白在细胞核中积累增加。GhBZR1能够与GhBIN2发生相互作用，并被后者磷酸化，从而促进该蛋白与14-3-3蛋白之间的相互作用。在拟南芥BR突变体bri1中过量表达GhBZR1，能够恢复其矮小的表型。利用RNAi干扰技术抑制棉花中的GhBZR1表达，转基因棉花植株胚珠及纤维发育受到明显影响，推测GhBZR1可能通过影响BR信号来调节棉纤维发育及纤维品质性状。

【技术实现步骤摘要】
棉花BZR1基因鉴定及应用
本专利技术涉及一个棉纤维优势表达的基因GhBZRl的克隆与功能鉴定。
技术介绍
棉花是世界上最重要的天然纤维作物，我国是世界上最大的产棉国和棉花消费国，棉花生产在我国国民经济中占有十分重要的地位。棉纤维是棉花生产的主要产品，其产量和品质直接决定了棉花生产的产值和效益，因此提高棉纤维的产量和品质一直以来都是棉花育种的主要目标。然而由于棉花纤维的产量和品质之间存在负相关，严重阻碍棉花纤维产量和品质的同步改良。传统育种方法难以打破产量和品质的负相关，必须寻找新的途径以达到两者同步改良。棉花纤维细胞是由胚珠外表皮分化而成的不分枝单细胞毛状突起，其发育由四个重叠但是可区分的发育阶段组成，分别是纤维起始、伸长、次生壁合成及脱水成熟。棉花纤维在这四个阶段中的发育情况决定了其产量和品质，纤维细胞的起始决定了最终纤维的数量，纤维细胞的伸长决定了成熟纤维的长度，次生壁合成决定了纤维的强度。因此，克隆棉花纤维发育相关基因并研究基因产物之间的关系，解析棉花纤维发育的分子机制，不仅具有重要的理论意义，而且对棉花纤维产量和品质改良具有重要的应用价值。棉花纤维发育过程受激素水平的调控。油菜素内醋、生长素、赤霉素等激素都在纤维细胞起始和发育过程中起到至关重要的作用。研究证明，外施一定浓度的上述激素能够促进棉纤维细胞发育。虽然目前已经在棉花中分离鉴定了一些与激素信号相关的基因，但是这些基因在棉花激素信号传递途径中的功能及对棉花纤维发育影响的作用机制尚不清楚，一些关键的调控蛋白也有待克隆鉴定并阐明其功能。因此，研究棉花中激素信号的传递途径，特别是对棉花纤维发育的影响，分离鉴定相关重要调控因子，对于棉花纤维品质改良，具有重要意义。 油菜素内酯(BR)作为一种重要的植物激素，在植物的生长发育中发挥着重要的作用。BR信号在植物体内的转导是一个复杂的过程。在拟南芥中，BR信号由细胞膜受体蛋白 BRIl 接受(She et al., 2011 ；Hothorn et al.，2011)。当缺乏 BR 时，负调控因子 BKIl结合BRIl，抑制其功能(Wang et al., 2006 Jaillais et al., 2011) ;BIN2激酶磷酸化植物特异性的转录因子BESl和BZRl (Yin et al.，2005 ；He et al.，2005)，抑制其DNA结合活性。14-3-3蛋白与磷酸化的BES1/BZR1相互作用，使其滞留在细胞质中。当有BR信号时，BR分子结合BRIl的胞外域，促进BRIl与BAKl相互作用，激活受体激酶活性，BRIl激酶促进BKII磷酸化，同时BRII与BKIl分离。14_3_3蛋白可以通过两个磷酸化位点的基序与磷酸化的BKII相互作用。细胞质中BKIl与14-3-3结合，激活的BRIl和BAKl间接导致BIN2活性的抑制或BSUl的激活或者两种情况同时存在(Kim et al.,2011 ；Kim et al., 2009 ；Tang et al., 2008 ；Li et al.，2002)。同时，PP2A 使得 BES1/BZR1 去磷酸化，促使 BESl/BZRl在核中大量积累，BZRl结合BR合成基因的启动子，抑制BR合成基因的表达，从而降低BR的水平。非磷酸化状态的BESl也在核中积累，在核中激活BR诱导基因的表达(Tanget al., 2011)。在BR通路中，BZRl是关键的转录因子，属于植物特异的BZR蛋白家族成员，在拟南芥中有5个同源蛋白，分别是BZR2/BES1，BZR3/BEH1, BEH2, BEH3, BEH4。水稻中克隆出 4 个 BZRl 蛋白，OsBZRl - 4 (0s07g39220, 0s01gl0610, 0s06g35900 和 0s02gl3900)，OsBZRl (0s07g39220)与拟南芥 BZRl 有 53.39% 同源性，BZR2/BES1 有 53.25% 同源性。拟南芥BZRl和BZR2有88 %的氨基酸同源性，蛋白中有25个可能的磷酸化位点，在应答BR信号时功能上有部分冗余(Wang et al.，2002 ；Yin et al.，2002:Li et al.，2007)。BZRl和BESl是BR通路中BR信号转导的关键转录因子，通过直接结合下游基因的启动子或与其它蛋白相互作用调控BR应答基因的表达。BESl受BR激活后，使其能结合存在于大量的BR应答基因启动子的E-Boxes (CANNTG) (Yin et al.，2005)。转录因子AtMYB30在BR信号通路中正调控BR应答基因，体内和体外实验已经证明BESI能同AtMYB30相互作用，促进下游靶基因的表达(Li et al.，2009)。BESl也能同参与核糖核酸聚合酶II (RNAPII)后招募和翻译伸长过程的IWSl蛋白发生相互作用(Li et al.，2010)。功能缺失iwsl突变体下胚轴对BR不敏感，并且IWSl的缺失导致功能获得性突变体besl-D表型受抑制，推测IWSl需要BESl调控的转录过程参与染色体修复(Li et al.，2010)。BZRl与BESl有88%的同源性(Wang et al.，2002)。BZRl 能够结合 BR 元件(BRRE, CGTG (T/C) G)，BZRl 的 N-端负调控参与BR生物合成基因表达，如CPD, DWF4, R0T3和BR6ox (He et al.，2005)。BESl对BR生物合成基因的表达反馈调节功能与BZRl相似(Vert and Chory, 2006 ；Yin et al.，2005)。Sun等报道了 953个BR调控的BZRl靶基因，参与BR促进的细胞伸长，BR和其他激素的交叉通路，光信号通路等(Sun et al.，2010)。转录因子BZRl和BZR2 (BESl)在BR信号通路中起关键作用，影响植物的生长发育过程。在水稻中，利用RNAi干扰技术，抑制OsBZRl的表达，导致植物出现矮化，叶片直立，对BR敏感度降低等表型，而 过量表达0sBZRlP206L，叶片弯曲度增加(Bai et al.，2007)。从乙烷基甲磺酸酯(EMS)诱变的突变体中分离出来的besl-D和bzrl_lD突变体，是BESl/BZRl在231-250氨基酸有PEST基序突变得到，这个基序在调控BESl和BZRl的稳定性有重要的作用(Yin et al.，2002, 2005)。besl-D 和 bzrl-lD 突变体能够恢复 bril 和 bin2_lD的表型。此外bzrl-lD对BR合成抑制剂BRZ不敏感，推测BESl和BZRl是BR信号的正调控因子(Yin et al., 2002 ；ffang et al.，2002)。因此，研究探讨棉纤维优势表达的BZRl转录因子在纤维品质性状形成中的调控作用，将能够使我们更好地了解棉花BZRl转录因子如何参与棉纤维内源BR激素的调控及其在棉纤维发育和品质性状形成过程中的功能，进而应用于棉纤维品质的遗传改良。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一个新的棉纤维优势表达的BZRl基因(GhBZRl)，分析揭示该基因的生物学功能，探索其对纤维发育调本文档来自技高网...

【技术保护点】
棉花GhBZR1基因的cDNA序列如下：基因编码区为第1位至第942位碱基。

【技术特征摘要】
1.棉花GhBZRl基因的cDNA序列如下:ATGACGTCAG ATGGGGCGAC GTCGACGCCG GCACCAGTGC CAAGGAGGAA ACCTTCTTGG AGGGAGAGAG 70AGAACAACAG GAGGAGGGAG AGGAGGAGAA GAGCTATCGC TGCTAAGATA TATACTGGGC TGAGAGCTCA 140AGGAAATTAT AATCTGCCCA AGCACTGTGA TAACAACGAG GTCCTCAAAG CTCTTTGTGC CGAGGCTGGT 210TGGGTTGTTG AAGATGATGG CACCACTTAT CGAAAGGGAT GTAAGCCACC TCCGATTGAT ATAGCAGGCA 280GTTCAGCTAA AATTACCCCA TATTCTTCCC AAAATCCTAG TCCCTTATCT TCTGCATTTC CAAGTCCAAT 350TCCTTCATGT CAAGTCAGTC CTTCCTCCTC TTCCTTCCCC AGTCCCACTA GGACTGATGC AAATAATCCA 420TCTAGTCTCC TTCCGTTCCT CAGAAGCGCC ATTCCTTCGT CTCTGCCTCC TCTCAGAATC TCTMTAGTG 490CCCCCGTGAC ACCACCACTT TCTTCTCCAA CCTCCAGAAA TCCTAAGCCC ATTCCCAACT GGGAGGCCCT 560TGCCAAAGAG TCCATGGCCT CTTTTAACTA CCCTTTTTAT GCTGTCTCTG CACCAGCTAG TCCMCCCAT 630CGTCATTTCC ATGCCCCTGC TACTATACCC GAATGTGATG AATCAGACAC GTCCACAGTT GAATCTGGTC 700AATGGATAAG CTTTCAAAAG TTTGCACCTT CTACATCTCA AGTGCCGACT TCGCCAACAT TCAATCTTGT 770AAAACCTTTG GCTCCACAAA GTTTGCCCAC CGGTTTTATT GGAGAGCAAG GGCGAGTTTC AGAGTTTCAG 840TTTGAGAACG GACAGGTAAA GCCGTGGGAG GGTGAAAGGA TTCACGAGGT AGGATTGGAT GATCTGGAGC 910TCACACTCGG AAGTGGGAAA GCTCGATGTT GAMAGAGGC TAACAGTCGG AGTGATTGTT GTGAAAGCGT 980GTTACAACAG AGAAAGAGC CAGTTTGCCC TTCCTGATTC TCGGTTCTCA CAGTCAGATA CTAAAGAGCG 1050TTGATIGTI'G TTCATCCAC TCAGTGAAAG CTGGAAATCA TAGAACAAAG GTGGCAGAAG AGTTMCAGT 1120TTCATCCGCA TGTTTCGTT TCTATTTCAG TCGGTTGATA CTCGCATTCC CTGGTTGAAT CCTTAGGGAA 1190TTGGGGTTGT TTTATAAGC ATTACTTGTA GATACTGTGG TATATTTCTG GTTGTGATAG AGTTGCTTAA 1260ATCTTTTCCT TTAGGTTTT GTAGTCTTGG GTAAAACCGC AGAGAATGAT ATTGTTGTAC TGGTTTGTAC 1330TGT...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学宝，周颖，李晓洁，李沫，张则婷，
申请(专利权)人：华中师范大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42