一个棉花产量性状关联的乙烯信号转导途径调节因子制造技术

本发明专利技术公开了一个棉花产量性状关联的乙烯信号转导途径调节因子。乙烯信号转导途径调节因子GhEIL，所述的乙烯信号转导途径调节因子GhEIL在四倍体陆地棉TM‑1中的cDNA序列为：SEQ ID NO.1，基因组序列为：SEQ ID NO.2，所述的乙烯信号转导途径调节因子GhEIL在基因组序列的184bp位置上存在一个SNP突变，该SNP突变与棉花产量性状之间的存在显著的相关性，SNP位点的碱基从A变为C，对应的氨基酸从Asn变为His；该位点碱基为C的型产量显著高于该位点碱基为A的基因型。该基因在高效鉴定高产陆地棉品种、改良棉花产量性状和培育棉花高产新品种中具有重要的研究价值和应用前景。

A cotton yield trait associated with ethylene signaling pathway regulators

The present invention discloses a ethylene signaling pathway regulating factor associated with cotton yield traits. The ethylene signal transduction pathway regulating factor GhEIL, the ethylene signal transduction pathway in the regulating factor GhEIL in tetraploid cotton TM 1 cDNA sequence: SEQ ID NO.1 genome sequence: SEQ ID NO.2, the ethylene signal transduction pathway in the regulating factor GhEIL mutation in a SNP gene the sequence of the 184bp position, the correlation of SNP mutation and between the cotton yield significantly, SNP base sites from A to C, the corresponding amino acid change from Asn to His; the site base for the C type yield was significantly higher than that of the point base for A genotype. The gene has important research value and application prospect in highly efficient identification of high-yielding upland cotton varieties, improvement of cotton yield characters and cultivation of new cotton varieties with high yield.

【技术实现步骤摘要】
一个棉花产量性状关联的乙烯信号转导途径调节因子
本专利技术属于生物技术应用领域，涉及一个棉花产量性状关联的乙烯信号转导途径调控因子。
技术介绍
作为世界纺织品生产基地，我国是世界最大的棉花消费国。随着我国人民生活水平的飞速提高和纺织品配额的取消，纺织品消费和出口保持着高速增长。进而每年对棉花的需求巨大，然后棉花种植面积不断减少，因此对棉花产量和品质的要求也越来越高。由于棉花基因组的复杂性，先前对棉花产量性状的研究则是利用不同的群体组合进行QTL(Quantitativetraitlocus)定位。Jiang等(1998)利用一个海陆杂交的F2群体检测到影响单铃重的2个QTLs。Ulloa等(2000)在陆陆组合F2群体中筛选到了2个影响皮棉产量的QTLs，3个衣分的QTLs，2个籽指的QTLs。Shen等(2007)利用陆陆组合的重组自交系群体检测到了6个影响衣分的QTLs。Zhu等(2010)利用海岛棉染色体片段导入系IL-15-5和IL-15-5-1建立了F2和F2:3群体，检测到1个籽指和2个衣分QTLs。Lacape等(2013)通过海陆间RIL群体，检测到61个与铃重、铃数、衣分等产量相关的QTLs。全基因组关联分析(Genome-wideassociationstudy；GWAS)是以基因组中数以百万计的单核苷酸多态性(singlenucleotideploymorphism，SNP)为分子遗传标记，进行全基因组水平上的相关性分析。利用全基因组关联分析挖掘和克隆农艺性状相关基因，已成为分子育种研究的热点。从2005年开始，该技术就被用于拟南芥开花和抗逆性方面的研究，并获得了拟南芥开花期(FRI)和抗病性相关基因(Rpm和Rps)(Aranzanaetal.2005)。在玉米方面，Belo等(2008)对553份优良自交系的8,950的SNP进行了GWAS分析，鉴定出于油酸含量相关的位点。Wang等(2016)利用玉米自交系的自然变异群体进行GWAS分析，找到83个与玉米苗期抗旱性显著相关的遗传变异位点。在水稻方面，Huang等(2011)利用illumina高通量测序技术对517份水稻地方种进行了重测序，利用全基因组关联分析方法对水稻的14个农艺性状进行研究，成功鉴定了80个性状关联的位点。同时，他们还对多达950份水稻群体的开花期和10个产量相关性状进行全基因组关联分析，获得了很多已知功能基因(Huangetal.2012)。在大豆方面，Zhou等(2015)对302份大豆野生、地方品种以及改良品种进行重测序和全基因组关联分析，找到了96个与之前报道的QTL有关联，同时还鉴别出含油量、株高和茸毛生成相关的新的关联位点。以上研究成果充分说明了全基因组关联分析鉴定农艺性状相关变异的有效性和准确性。乙烯是一种无色、无味的气体植物激素，也是最早确立为植物生长调节物质之一(Kepinskietal.2003)。随着研究的不断深入，人们发现乙烯对植物生长发育的很多过程都有影响，包括种子萌发、根毛和侧根的生长、开花、果实成熟以及叶片脱落、衰老等很多阶段(Guoetal.2004)。同时，乙烯还可以在植物非生物胁迫和病原菌侵害的防御反应中起了重要作用。近年来，研究人员以拟南芥为模式植物来研究乙烯信号转导途径已经取得迅速发展。乙烯转导途径，是从内质网膜上的受体蛋白(ETR1、ETR2、ERS1、ERS和EIN4)与乙烯分子结合开始的，接着抑制负调控组分CTR1(constitutivetripleresponse1)激酶的活性，然后正调控因子EIN2(ethyleneinsensitive2)释放出乙烯信号通路，将信号传递到核心转录调控因子EIN3/EIL1，再传递到乙烯响应转录因子ERF(ethyleneresponsefactor)，最后再由ERF激活下游的靶基因从而调控植物的生长发育和防御反应(Bissonetal.2011；Lietal.2013)。此外，EIN3/EIL1蛋白的稳定性受到EBF1(EIN3-bandingF-boxprotein1)和EBP2的泛素化降解。EIN2可以促进EBF1和EBF2的降解，进一步稳定EIN3的蛋白活性(Anetal.2010)。乙烯信号转导途径的下游事件主要由核蛋白EIN3/EIL1介导，调控了绝大部分的乙烯反应(Chaoetal.1997；Alonsoetal.2003)。乙烯的组成型“三重反应”(tripleresponse)作为乙烯反应强弱的形态学标准，主要表现为根和下胚轴伸长受到抑制、下胚轴加粗变成横向生长和顶端子叶弯曲生长。Chao等(1997)利用拟南芥ein2和ein3功能缺失突变体证明了EIN3在乙烯传导途径中位于EIN2的下游，且EIN3是一个乙烯传导的正调控因子。他们还在拟南芥中鉴定了5个EILs蛋白家族，命名为EIL1、EIL2、EIL3、EIL4和EIL5。其中EIL1与EIN3在序列上最为相似，且过量表达突变体表现出组成型乙烯反应(Chaoetal.1997)。科研人员相继在烟草、番茄和水稻中也分别鉴定出5、4和6个EIN3/EILs转录因子(KosugiandOhashi，2000；Tiemanetal.2001；Maoetal.2006)。在不同植物的组织中，几乎都能检测到EIN3/EILs转录因子的表达，但表达水平表现出些许差异。Kosugi等(2000)在烟草检测NtEILs的表达水平，发现其在根、茎、叶和花器官中均有表达，且在根和茎中表达水平最高。Tieman等(2001)检测在番茄果实发育期间，LeEIL1-3在根、茎、叶、花瓣和果实中表现为组成性表达，而LeEIL4随着发育持续上调表达，并且在果实诚实时表达最高。以上结果说明EIN3/EILs在表达模式上具有时空特异性，这也决定了该类基因在植物生长发育和抗逆性中起到不同的作用。另外，不同信号途径之间的相互作用也是植物生产发育和对抗外源刺激的重要调控机制。Achard等(2007)发现乙烯通过调节EIN3/EIL1抑制赤霉素的积累，进而推迟植物的开花。在棉花研究中，研究人员发现乙烯和赤霉素等激素都会调控棉纤维的伸长(Shietal.2006；Xiaoetal.2010)。超长脂肪酸(VLCFA)位于乙烯合成途径上游，乙烯和VLCFA又能诱导果胶合成前体基因的表达而激活果胶合成途径，促进纤维及拟南芥根毛伸长(QinandZhu,2011)。以上结果表明，乙烯信号转导途径中的核心转录因子EIN3/EILs基因在植物生长发育的过程中起了非常重要的作用。我们推测棉花中这类转录因子参与调控棉花胚珠和纤维的生产发育，从而影响棉花产量相关的农艺性状，这方面相关研究未见详细报道。技术方案本专利技术的目的是涉及一个棉花产量性状关联的乙烯信号转导途经调控因子。本专利技术的另一目的是提供该乙烯信号转导途经调控因子的应用。全基因组关联分析结果表明转录因子与棉花产量性状铃数、衣分和籽指密切关联。本专利技术的目的可通过如下技术方案实现：乙烯信号转导途径调节因子GhEIL，所述的乙烯信号转导途径调节因子GhEIL在四倍体陆地棉TM-1中的cDNA序列为：SEQIDNO.1，基因组序列为：SEQID本文档来自技高网...

【技术保护点】
乙烯信号转导途径调节因子GhEIL，其特征在于所述的乙烯信号转导途径调节因子GhEIL在四倍体陆地棉TM‑1中的cDNA序列为：SEQ ID NO.1，基因组序列为：SEQ ID NO.2，所述的乙烯信号转导途径调节因子GhEIL在基因组序列的184bp位置上存在一个SNP突变，该SNP突变与棉花产量性状之间的存在显著的相关性，SNP位点的碱基从A变为C，对应的氨基酸从Asn变为His；该位点碱基为C的型产量显著高于该位点碱基为A的基因型。

【技术特征摘要】
1.乙烯信号转导途径调节因子GhEIL，其特征在于所述的乙烯信号转导途径调节因子GhEIL在四倍体陆地棉TM-1中的cDNA序列为：SEQIDNO.1，基因组序列为：SEQIDNO.2，所述的乙烯信号转导途径调节因子GhEIL在基因组序列的184bp位置上存在一个SNP突变，该SNP突变与棉花产量性状之间的存在显著的相关性，SNP位点的碱基从A变为C，对应的氨基酸从Asn变为His；该位点碱基为C的型产量显著高于该位点碱基为A的基因型。2.权利要求1所述的乙烯信号转导途径调节因子GhEIL在鉴定高产量陆...

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