一个棉花产量性状关联的乙烯响应转录因子基因制造技术

本发明专利技术公开了一个棉花产量性状关联的乙烯响应转录因子基因。乙烯响应转录因子基因GhAIL6，在所述的乙烯响应转录因子基因GhAIL6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；基因GhAIL6含有两个非同义突变的SNP位点，分别在基因组序列的672bp和703bp位置上，这两个SNP基因型紧密连锁；第一个SNP位点碱基从A变为G；第二个SNP位点碱基从G变为A；突变后的基因型衣分和产量显著高于野生型。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。

【技术实现步骤摘要】
一个棉花产量性状关联的乙烯响应转录因子基因
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响应转录因子基因。技术背景棉花作为天然纤维的主要来源，是一种重要的经济作物。棉花生产不仅对我国农业乃至国民经济的发展有着重要的影响，而且在世界棉花贸易市场上也起着举足轻重的作用。随着纺织工业的发展和社会需求的提高，选育种植产量高、纤维品质优良的棉花品种尤为重要，因此深入挖掘和利用棉花产量的遗传变异就显得格外重要。由于棉花基因组的复杂性，先前对棉花产量性状的研究还处于QTL(Quantitativetraitlocus)定位水平。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，通过比较发现影响复杂性状的基因变异的一种新策略。利用全基因组关联分析挖掘和克隆农艺性状相关基因，无需事先假定候选基因，其检测能力强，精度高，已成为分子育种研究的热点。Aranzana等(2005)采用GWAS分析方法进行拟南芥开花和抗逆性方面的研究，成功的获得了拟南芥开花期(FRI)和抗病性相关基因(Rpm和Rps)。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，这也是玉米首次真正意义上的全基因组关联分析。Huang等(2011)利用第二代测序技术对517份水稻地方种进行了重测序并获得上百万的SNP，然后对水稻的14个农艺性状进行GWAS分析，并成功鉴定出80个性状关联的位点。此外，他们还对多达950份水稻群体进行重测序，对开花期和10个产量相关性状进行GWAS分析，鉴定出了很多已知功能基因(Huangetal.2012)。Lin等(2014)对世界各地的360份番茄种质进行全基因组重测序，通过群体分化分析，首次发现决定粉果果皮颜色的关键变异位点，即SlMYB12基因启动子区域的603bp缺失，进而抑制该基因的表达，从而使得成熟的粉果番茄果皮中不能积累类黄酮，导致鲜食番茄和加工番茄的差异。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，结合GWAS分析技术，发现96个GWAS关联位点与之前报道的QTL有关联，并鉴别出含油量、株高和茸毛生成相关的新的关联位点。Wang等(2016)利用全球不同地区的玉米自交系的自然变异群体进行GWAS分析，找到83个遗传变异位点与玉米苗期抗旱性显著相关。并进一步证明抗旱性关联基因ZmVPP1可以提高干旱敏感材料的抗旱性。以上充分说明，全基因组关联分析具有很高的定位精度，甚至可以达到单基因的水平，利用获得的与目标性状相关的功能标记，进行目标性状的筛选，加快育种进程和效率。植物转录因子的数量和种类繁多，它们参与各种信号转导途径及生长发育的过程，是真核生物中最大的一个功能类别，大约占了全基因组的8％(WeirauchandHughes,2011)。常见的植物转录因子有：MYB、AP2/EREBP、NAC、bZIP、homeobox、zincfinger、MADS、WRKY、YABBY、ARF、Dof等。其中，乙烯响应转录因子家族AP2/EREBP(APETALA2/ethyleneresponsiveelementbandingprotein)是最大的三个基因家族之一(Riechmann,2000)，其家族成员广泛且保守地存在于植物中。其AP2保守结构域是包含约60个氨基酸残基的DNA序列。β-转角中有两个保守的氨基酸残基，14位的丙氨酸(Ala)和19位的天冬氨酸(Asp)是识别AP2/EREBP的重要特征(Sakumaetal.,2002)。Sakuma等(2002)根据结构域的数目和相似性把AP2/EREBP转录因子分成了5个亚家族AP2(APETALA2)、RAV、DREB(dehydration-responsiveelementbindingprotein)、ERF(ethyleneresponsivefactor)和其它。AP2/EREBP转录因子一种植物调节蛋白，其生物学功能涉及植物初级代谢和次级代谢过程、植物生产发育调节(种子、花、果实等)和多种生物和非生物胁迫响应过程(Francescoetal,2013)。技术方案本专利技术的目的是提供一个乙烯响应转录因子基因。全基因组关联分析结果表明该基因与棉花铃数、衣分和籽指这三个重要产量性状密切关联。本专利技术的另一目的是提供该基因的应用。本专利技术的目的可通过如下技术方案实现：乙烯响应转录因子基因GhAIL6，在所述的乙烯响应转录因子基因GhAIL6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；所述的乙烯响应转录因子基因GhAIL6含有两个非同义突变的SNP位点，分别在基因组序列的672bp和703bp位置上，这两个SNP基因型紧密连锁；第一个SNP位点碱基从A变为G，对应的氨基酸从Asn变为Asp；第二个SNP位点碱基从G变为A，对应的氨基酸从Gly变为Asp；突变后的基因型衣分和产量显著高于野生型。本专利技术所述的乙烯响应转录因子基因GhAIL6在鉴定高产量陆地棉品种中的应用。本专利技术所述的乙烯响应转录因子基因GhAIL6在改良棉花产量性状中的应用。本专利技术所述的乙烯响应转录因子基因GhAIL6在通过基因工程手段培育棉花高产新品种中的应用。一种用于检测所述的SNP位点的引物对，上游引物为：SEQIDNO.3，下游引物为：SEQIDNO.4。所述的引物对在筛选高产棉花品种中的应用。一种筛选高产棉花品种的方法，检测所述的两个SNP位点，选择基因组序列的672bp和703bp位置上的碱基分别为G和A的棉花即为高产棉花品种。有益效果本专利技术的优点表现在：本专利技术通过棉花品种群体重测序和全基因组关联分析挖掘了一个与棉花产量性状铃数、衣分和籽指同时关联的基因GhAIL6，属于AP2类乙烯响应转录因子基因(AP2/EREBP)。本专利技术的乙烯响应因子家族基因GhAIL6在全基因组关联分析中与棉花产量性状密切相关。本专利技术提供的GhAIL6cDNA和基因组序列由PCR技术获得，该技术具有起始模板量小，试验步骤简单易行而且灵敏度高的优点。GhAIL6在棉花不同组织和发育时期的表达水平分析由转录组测序所得。该基因在棉花开花后20、25和35天的胚珠种子种优势表达，表明该基因与产量性状构成因子相关。GhAIL6在相对高产和低产品种群体中的SNP基因型通过PCR技术进行了验证，较易操作、灵敏度高和准确性好。根据GhAIL6的不同SNP基因型可以将品种群体分为两大类，统计学分析方法发现，这两类群体之间的铃数、衣分和籽指性状存在显著性差异(表1)，进一步证明该基因与棉花产量性状之间的相关性。附图说明图1棉花不同产量性状GWAS关联分析结果。LP、BN和SI分别代表产量性状衣分、铃数和籽指。红色箭头表示性状关联基因GhAIL6上的SNP位点。横坐标表示染色体上的位置(Mb)，纵坐标表示SNP位点关联的显著性，用-log10(Pvalue)表示。图2G本文档来自技高网...

【技术保护点】
乙烯响应转录因子基因GhAIL6，其特征在于在所述的乙烯响应转录因子基因GhAIL6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；所述的乙烯响应转录因子基因GhAIL6含有两个非同义突变的SNP位点，分别在基因组序列的672bp和703bp位置上，这两个SNP基因型紧密连锁；第一个SNP位点碱基从A变为G，对应的氨基酸从Asn变为Asp；第二个SNP位点碱基从G变为A，对应的氨基酸从Gly变为Asp；突变后的基因型衣分和产量显著高于野生型。

【技术特征摘要】
1.乙烯响应转录因子基因GhAIL6，其特征在于在所述的乙烯响应转录因子基因GhAIL6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；所述的乙烯响应转录因子基因GhAIL6含有两个非同义突变的SNP位点，分别在基因组序列的672bp和703bp位置上，这两个SNP基因型紧密连锁；第一个SNP位点碱基从A变为G，对应的氨基酸从Asn变为Asp；第二个SNP位点碱基从G变为A，对应的氨基酸从Gly变为Asp；突变后的基因型衣分和产量显著高于野生型。2.权利要求1所述的乙烯响应转录因子基因GhAIL6在鉴...

【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