棉花腺体形成基因GoPGF的克隆及应用制造技术

本发明专利技术公开了棉花腺体形成基因GoPGF的克隆及利用。棉花腺体形成基因GhPGF_A12在陆地棉遗传标准系TM-1的基因组A亚组序列为：SEQ ID NO.1；GhPGF_D12在陆地棉遗传标准系TM-1的基因组D亚组序列为：SEQ ID NO.2。GbPGF_A12在海1基因组A亚组中核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示GbPGF_D12在海1基因组D亚组中核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示。通过病毒介导的基因沉默技术，证明GoPGF是一个控制腺体形成的关键性基因。该基因为研究棉花腺体形成、腺体与棉酚的关系，低酚棉、高酚棉等新种质的创制奠定重要的研究基础。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了棉花腺体形成基因GoPGF的克隆及利用。棉花腺体形成基因GhPGF_A12在陆地棉遗传标准系TM-1的基因组A亚组序列为：SEQ ID NO.1；GhPGF_D12在陆地棉遗传标准系TM-1的基因组D亚组序列为：SEQ ID NO.2。GbPGF_A12在海1基因组A亚组中核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示GbPGF_D12在海1基因组D亚组中核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示。通过病毒介导的基因沉默技术，证明GoPGF是一个控制腺体形成的关键性基因。该基因为研究棉花腺体形成、腺体与棉酚的关系，低酚棉、高酚棉等新种质的创制奠定重要的研究基础。【专利说明】棉花腺体形成基因GoPGF的克隆及应用
本专利技术属于生物技术应用领域，涉及棉花腺体形成基因GoPGF的克隆及应用。 技术背景 棉花除了为人类提供天然纤维之外，它还是一种重要的油料作物。轧去纤维后剩 下的棉杆中，种仁占50%左右。棉花种仁中蛋白质含量_达40%左右，是小麦面粉蛋白含 量的5倍，是稻米蛋白含量的7倍，可与大豆、花生相媲美，完全能够满足人们对蛋白质的需 求。种仁中含油量高达35%以上，能与花生和油菜相媲美，且棉子油中的不饱和脂肪酸含量 较高，特别油酸和亚油酸的含量高达71. 7%，是一种优质的植物油资源。除棉子蛋白和棉子 油外，棉仁中还含有一定量的维生素B和E等营养成分，具有很高的营养价值（刘毓湘等， 1995)。然而，棉花种仁中一般含棉酚及其衍生物，含量为0. 15%?0.20%就会引起人和非 反刍动物产生严重的中毒现象。因此，棉子油需要进行脱毒精炼后才能食用，榨油后的棉仁 饼也只能用作肥料。但是，对棉株本身棉酚却是重要的抗性物质，是防御病虫危害的重要组 成部分，缺少棉酚会导致棉花病虫的危害而使产量大幅下降。作为棉酚的主要存储结构，腺 体的多少与棉酚含量关系密切。因此，有关腺体的形成和遗传机制以及棉酚的代谢研究一 直是科学家研究的热点，其目的在于搞清棉花色素腺体的分布规律、分布模式、形态建构和 遗传规律，以及腺体形成与棉酚积累关系，进而有目的地进行育种，特别是培育植株有腺体 种子无腺体的新型棉花品种（潘家驹等，1998)，从根本上解决棉籽综合利用的问题。 (一）腺体与棉酚含量的关系研究 棉酚是一种倍半萜烯类化合物。棉酚主要以两种形式存在于棉花植株器官：不 能用70%的丙酮溶液抽提出来的结合棉酚和可用70%的丙酮抽提出来以游离的形式存 在的有生物学活性游离棉酚。一般认为，棉酚及其衍生物由根部合成，而后向上运输，主 要存储在棉属植物一种特有的结构--腺体中。腺体在棉株中除花粉、种皮和木质部外均 有分布。腺体分布数量和密度在棉株个体间存在差异，常因不同品种、不同植株、不同器 官、不同组织、不同生长环境和发育时期而有所不同。国内外研究表明，棉属植物棉酚的有 无及含量与不同的腺体类型密切相关，通常色素腺体数目与棉酚含量呈高度正相关关系。 Pominski(1951)分析，四个栽培种中色素腺体数目与棉酚含量呈直线相关。Singh(1972) 经过试验证明棉仁和棉株叶片花蕾上色素腺体数量和棉酚含量之间的高度正相关性。 Wilson等人（1976)也报道了出现在棉籽、叶片以及花蕾等部位的色素腺体的数目与棉酚 的含量有着正比的关系。祝水金等（1997)对棉属栽培种和野生种种子与植株主要器官的 棉酚含量和色素腺体进行了相关性分析，发现种仁和花瓣的色素腺体与棉酚含量存在着极 显著的相关性。因此，在传统低酚棉育种中，叶片、棉籽的腺体数目常常作为判断棉酚含量 的重要指标。 然而，伴随着新棉种的发现，人们发现腺体与棉酚含量之间也并非是绝对的正相 关关系。据研究发现，二倍体的比克氏棉％)、澳洲棉（C 3)、南岱华棉（〇、斯特提氏棉 (CJ、纳尔逊氏棉（C9)均是种仁无腺体、无棉酚而植株有腺体且有棉酚的特异种质；阿拉伯 棉（EJ和索马里棉（E2)种仁内有腺体，却难以测到棉酚。说明棉酚和腺体之间联系密切又 复杂。棉酚如何合成和运输？没有腺体的棉种种,棉酚又是以何种形式在棉花体内？这些 问题都尚腺体的发生与棉酚的积累关系值得深入的研究。 (二）腺体的形成过程研究 成熟的色素腺体为1?3层扁平的上皮细胞围绕一个含有分泌物质的腔隙组成。 直径为100?400微米，子叶或叶片的腺体发生在栅栏组织下面，新生茎杆的腺体发生在皮 层的下皮层；老的茎杆和根中的腺体分布遍及皮层的韧皮部。从外表观察，腺体呈褐色或 黑褐色，但显微镜下观察腺体在叶片中呈桔红、棕红或紫红色，在种仁中呈棕黄色，花瓣上 腺体为淡黄色，常与花瓣色无明显差异，必须迎着光线才能看出。棉花色素腺体的发育过 程，即关于基本的分生组织如何形成空腔，长期以来一直存在争议。一种观点认为，色素腺 体腔隙是通过分泌细胞团相互分离的裂生方式发育而来，分泌物很早就出现在分泌细胞间 (Tschirch，1906)。但是，多数学者认为腺体是通过细胞溶解的方式发育而来，也就是典型 的溶生型发育。周亚福等（2011)利用细胞化学、光学显微镜、扫描和透射电子显微镜技术 研究了陆地棉叶色素腺体的发生，发现棉花叶片腺体起源于表皮下方一团细胞质浓密的基 本分生组织细胞，色素腺体原始细胞分化为中央细胞和鞘细胞后，色素腺体的中央细胞及 部分鞘细胞在发育过程中降解成熟的色素腺体，由一层扁平的上皮细胞和1?3层鞘细胞 围绕着中央大的腔隙组成，最外1?2层鞘细胞的细胞壁在发育后期明显加厚。同时发现 "溶生型"棉花色素腺体的发育是一个细胞程序化死亡的过程。 (三）腺体形成相关基因的研究 到目前为止，已发现控制棉花腺体有无的基因有六对（gh?gl6) (McMichael等， 1954,1959,1960 ;Miravalle 等，1962 ;Lee 等，1965 ;Murray 等，1965)。在这六个基因位 点中，gl2和gl3起主要作用，其它的基因仅起修饰作用。李祥凤和徐自平（1993)根据棉 酚腺体在棉株上的分布及其在不同时期的表达，将棉酚腺体在棉株上的分布与基因型对应 起来，有四种表现型：第一种是A型，其下胚轴、子叶、托叶等部位均有腺体，随机分布，对 应的基因型是具有显性Gl 2或Gl3两种或两种以上的基因型，有6种基因型：G12G12G1 3G13、 61261成1通13、61261 261通1341成1261右13、61通1261 3613、61成1261通13;第二种是8型，其腺体分 布在子叶边缘及沿中脉附近，托叶上有少量腺体，下胚轴上有零星腺体存在，用镜检可以发 现，基因型为Gl 2gl2gl3gl3 ;第三种是C型，仅在子叶边缘、托叶上有少量腺体分布，用镜检同 样可见下胚轴上有零星腺体，基因型为gl2gl 2Gl3gl3 ;第四种是D型，植株各部分均无腺体， 具有纯合隐性gl2gl2gl3gl 3基因型。也就是说当gl2和gl3两对隐性基因纯合时，棉花植株 和棉籽均表现为无腺体。 控制棉花腺体的基因，除了上述的giggle六个基因外，还相应存在它们的各个复 等位基因。McMichael (1970)在美国亚利桑那州发现一株茎杆无腺体的陆地棉突变体，进 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个棉花腺体形成基因GhPGF_A12，在陆地棉遗传标准系TM‑1的基因组A亚组中核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张天真，胡艳，马丹，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32