本发明专利技术属于基因工程领域，具体涉及一种与棉纤维发育相关的WRKY转录因子基因及其应用。本发明专利技术提供了一种与棉纤维发育相关的WRKY转录因子基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；本发明专利技术还提供与棉纤维发育相关的WRKY转录因子基因的cDNA序列，核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示；本发明专利技术还提供与棉纤维发育相关的WRKY转录因子基因编码的蛋白质，氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。本发明专利技术所述WRKY转录因子基因在棉纤维中高水平表达，表明该基因可能在调控棉纤维起始和伸长发育过程中起重要作用。
【技术实现步骤摘要】
一种与棉纤维发育相关的WRKY转录因子基因及其应用
本专利技术属于基因工程领域，具体涉及一种与棉纤维发育相关的WRKY转录因子基因及其应用。
技术介绍
棉花是世界上最主要的农作物之一，也是我国最大的经济作物。棉花是关系着国计民生的特殊商品，在我国国民经济中占有重要地位。棉纤维作为重要的天然纤维，是纺织工业的主要原材料，其产量和纤维品质直接决定了棉花的商业价值。随着世界纺织工业的发展，对棉纤维强度、细度和成熟度等内在品质的要求更高，然而目前大多国产原棉的棉纤维长度和强度都达不到纺织工业的要求。因此，提高棉纤维的产量，改良棉纤维的品质，一直是棉花产业发展的研究方向和育种目标。棉花纤维细胞的形态发生包含了一个高度调控的细胞分化过程。每个纤维细胞都是由胚珠表面的外表皮细胞分化而来的单细胞毛状突起。纤维发育经历几个连续又重叠的阶段，即纤维细胞的起始、伸长、次生壁增厚和脱水成熟。棉纤维细胞壁持续约50天的形态发生过程决定了棉纤维的品质参数。胚珠表皮细胞纤维的起始数目决定成熟纤维的产量，纤维的伸长和次生壁的增厚程度决定成熟纤维的长度和强度。因此，深入研究棉纤维发育过程及调控机理，可望为提高棉纤维产量和品质开辟新的途径。棉花纤维发育过程受转录水平的调控。目前已发现的主要转录因子家族HD-ZIP蛋白、MYB蛋白、NAC蛋白等都在纤维细胞起始或发育过程中起到至关重要的作用。WRKY转录因子是近年来在植物中发现的特有新型转录调控因子，因在其N端含有由WRKYGQK组成的高度保守的氨基酸序列而得名。已有研究表明，WRKY转录因子在植物的生长发育、衰老、生物和非生物胁迫应答中发挥非常重要的作用。但是对于WRKY转录因子是否参与调控棉花纤维发育还尚无报道。因此，阐明WRKY转录因子在棉纤维发育中的作用以及调控机理，分离鉴定相关的重要调控基因，对于棉花纤维品质改良，具有重要意义。WRKY蛋白家族属于锌指型转录调控因子，最主要的结构特点是其DNA结合域中至少含有一个WRKY结构域，该结构域是一段由大约60个高度保守的氨基酸残基所组成的多肽序列，在其N端有一个具有高度保守的7肽区域(WRKYGQK)，为其核心区域，其C末端为一个锌指结构(zincfingermotif)，一般组成为CX4～5CX22～23HX1H。依据WRKY结构域中WRKY基序数目和锌指结构特征的差异，将WRKY家族分成3类：第I类成员含有2个WRKY基序和C2H2型锌指结构，第II类成员含有1个WRKY基序和C2H2型锌指结构，第III类成员则含有1个WRKY基序和C2HC型锌指结构。研究发现，大多数WRKY转录因子都只含有1个WRKY结构域，属于Ⅱ类，而Ⅲ类WRKY转录因子只存在于高等植物中，在一些低等植物如苔藓植物中却不存在。同时，高等植物中几乎所有的Ⅲ类WRKY转录因子都与植物的生物胁迫应答反应有关，这说明Ⅲ类WRKY转录因子可能是由于植物受环境压力通过适应性进化所产生。WRKY蛋白能特异的与DNA结合区的(T)(T)TGAC(C/T)序列结合，这一结合区称为W-box，其中包含一个TGAC保守核心序列，它对于WRKY转录因子的结合必不可少。此外，Zn2+等金属离子的参与和磷酸化作用等也利于WRKY转录因子与W-box的结合。大多数WRKY转录因子的目标基因启动子中都含有数量不定的W-box，它们之间或同向排列或形成回文结构。WRKY转录因子与功能基因或其他调控因子基因启动子中存在的W-box结合，调节这些下游基因的表达。WRKY转录因子参与调控植物的一些生长发育过程。如大豆GmWRKY13和拟南芥AtWRKY75与侧根的生长有关；水稻OsWRKY31也与侧根的形成和延伸有关。拟南芥AtWRKY6和水稻OsWRKY23可以引发衰老的进程，而AtWRKY70可以负调控衰老反应。拟南芥AtTTG2是一个编码WRKY转录因子的基因，它在拟南芥表皮毛状体以及种皮的形成中起了重要的作用。另外，WRKY转录因子还参与了植物的一些新陈代谢过程，如大麦SUSIBA2参与了体内的糖代谢，棉花GaWRKY1调控倍半烯的生物合成。水稻OsWRKY71以及大麦HvWRKY38可以抑制糊粉细胞中GA诱导的α-淀粉酶的活性，从而抑制种子的萌发。但是，WRKY转录因子在棉花纤维发育过程中的调控功能至今未见研究报道。因此，研究阐明WRKY转录因子在棉纤维发育中的调控作用，具有重要的理论和实践意义。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，目的在于提供一种与棉纤维发育相关的WRKY转录因子基因及其应用。本专利技术提供与棉纤维发育相关的WRKY转录因子基因，其具有：1)核苷酸序列如SEQIDNO.1所示；或2)如SEQIDNO.1所示核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或几个核苷酸；或3)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。本专利技术还提供与棉纤维发育相关的WRKY转录因子基因的cDNA序列，核苷酸序列如SEQIDNO.2所示。本专利技术还提供与棉纤维发育相关的WRKY转录因子基因编码的蛋白质，氨基酸序列如SEQIDNO.3所示。上述与棉纤维发育相关的WRKY转录因子基因在改良棉纤维产量和品质方面的应用。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一个新的与棉纤维发育相关的GhWRKY16基因序列及cDNA序列，该基因在棉纤维中高水平表达，表明该基因可能在调控棉纤维起始和伸长发育过程中起重要作用；在GhWRKY16RNAi转基因棉花中，在棉纤维发育过程中发挥重要作用的GhHOX3和GhMYB109等重要调控基因的表达下调，纤维素合酶基因表达量也下降；与野生型相比，GhWRKY16RNAi转基因棉花成熟纤维长度显著变短，而且短绒较少或缺失；GhWRKY16蛋白定位于细胞核中，能够直接与GhHOX3和GhMYB109基因启动子上的W-box顺式元件结合，这表明GhWRKY16基因可能通过调控棉纤维相关的下游靶基因来调节棉纤维细胞起始和伸长发育过程，影响棉纤维产量和品质。附图说明图1为荧光定量RT-PCR分析GhWRKY16在棉花组织中的表达，其中R：根；L：叶片；C：子叶；H：下胚轴；P：花瓣；A：花药；F：纤维；0d：开花当天胚珠；3d：开花后3天纤维；6d：开花后6天纤维；9d：开花后9天纤维；12d：开花后12天纤维；15d：开花后15天纤维；18d：开花后18天纤维，误差线代表标准误差。图2为GhWRKY16蛋白在拟南芥下胚轴细胞中的亚细胞定位，其中A：拟南芥植株下胚轴细胞中GhWRKY16-GFP荧光信号；B：GFP荧光图像与同一细胞的明视野图像的重合。图3为GhWRKY16转基因棉花表型分析，其中A：荧光定量RT-PCR分析GhWRKY16基因在野生型(WT)和转基因棉花株系(L1～L8)开花9天后的纤维中的表达；B：野生型和GhWRKY16RNAi转基因棉花株系(L1、L3、L5)开花当天的胚珠体外离体培养；C：野生型和GhWRKY16RNAi离体胚珠培养12天、15天和18天后纤维长度统计分析(n>30)；D：野生型和GhWRKY16RNAi转基因棉花成熟纤维长绒和短绒形态比较；E：野生型和GhWRKY16RNAi转基因棉花成熟纤维长度测量及统计分析(n>50)；F：野生型本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种与棉纤维发育相关的WRKY转录因子基因，其特征在于，其具有：（1）核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；或（2）如SEQ ID NO.1所示核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或几个核苷酸；或（3）在严格条件下与（1）限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。
【技术特征摘要】
1.一种与棉纤维发育相关的WRKY转录因子基因，其特征在于，其具有：（1）核苷酸序列如SEQIDNO.1所示；或（2）如SEQIDNO.1所示核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或几个核苷酸；或（3）在严格条件下与（1）限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。2.一种与棉纤维发育相...
【专利技术属性】
技术研发人员：李学宝，王娜娜，李扬，周立，王瑶，
申请(专利权)人：华中师范大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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