棉花AINTEGUMENTA基因GhANT在棉花育种中的应用制造技术

本发明专利技术属于植物基因工程技术领域，具体涉及棉花AINTEGUMENTA基因GhANT在棉花育种中的应用。本发明专利技术的目的在于为棉花育种提供一种新选择。本发明专利技术的技术方案是棉花AINTEGUMENTA基因GhANT在棉花育种中的应用。本发明专利技术还提供了改良棉花种子品质的制剂，其主要活性成分为棉花AINTEGUMENTA基因GhANT编码的蛋白质，表达该蛋白质的元件，表达该蛋白质的载体，或表达该蛋白质的宿主细胞。本发明专利技术的陆地棉AINTEGUMENTA基因可以增加棉花种子重量以改良纤维品质。

Application of cotton AINTEGUMENTA gene GhANT in Cotton Breeding

The invention belongs to the field of plant genetic engineering technology, in particular to the application of cotton AINTEGUMENTA gene GhANT in cotton breeding. The aim of the invention is to provide a new choice for cotton breeding. The technical proposal of the invention is the application of cotton AINTEGUMENTA gene GhANT in cotton breeding. The invention also provides a preparation for improving cotton seed quality. The main active ingredient is a protein encoded by cotton AINTEGUMENTA gene GhANT, an element for expressing the protein, a carrier for expressing the protein, or a host cell expressing the protein. The upland cotton AINTEGUMENTA gene of the invention can increase the seed weight of cotton to improve fiber quality.

【技术实现步骤摘要】
棉花AINTEGUMENTA基因GhANT在棉花育种中的应用
本专利技术属于植物基因工程
，具体涉及棉花AINTEGUMENTA基因GhANT在棉花育种中的应用。
技术介绍
棉花是世界上重要的经济作物，棉纤维是纺织工业主要的原材料，棉籽也是重要的油脂和蛋白来源。棉花种子体积的大小、重量、纤维的品质直接关系到棉花的应用及其后加工产品的质量。目前，随着人口数量的增多，人们不仅对棉花的需求量增加，而且棉纺织工业对棉纤维的品质要求也越来越高，如纤维更长、强度更好、纤维更细更整齐。衣分作为一种重要的产量因子，其和铃重、种子大小存在着负相关(ZengandMeredith,2009)。本课题组前期通过在胚珠表皮中时空调控生长素合成使转基因棉花(FBP7：iaaM)的纤维产量和品质有了显著提高，但同时也发现转基因棉花种子体积明显变小(Zhangetal.,2011)。较大的种子器官有利于为种子发育提供更多的养分，如在改良棉花纤维的同时，以牺牲种子重量换取纤维产量限制了纤维产量的进一步提高，不利于棉花种子的综合利用。因此，有必要利用基因工程的手段，改良棉花种子大小，在不减小甚至增大种子体积的同时，实现棉花种子-纤维的协同改良。通过研究AINTEGUMENTA(ANT)基因的拟南芥T-DNA插入突变体发现，其编码一个具有AP结构域的转录因子(Elliottetal.,1996)，与除了根以外所有原基细胞起始有关，并通过保持组织分生能力来增加细胞数量(MizukamiandFischer,2000)。最初发现ANT基因在拟南芥中与胚珠，花器官生长发育有关，ANT基因缺失的突变体细胞数目减少使花器官和叶变小(Klucheretal.,1996)，反之过量表达导致增加细胞分裂的持续时间，引起总细胞数目变化，增加了叶、花器官以及角果的大小(Krizeketal.,1999)。同时还发现强ANT突变体具有胚珠，但是缺少珠被或雌配子体；外面的3轮花器，除有可能随机缺失外，还会表现出其它不正常的形态；弱ANT突变体含有内外珠被，但是不能产生具有繁衍功能的雌配子，因此ANT突变体是雌性不育的(MizukamiandFischer,2000)。ANT被ARGOS蛋白诱导，当其异位表达时会促使组织产生更多细胞而使器官增大(Huetal.,2003)，其在成熟器官中的表达可能通过一个器官生长抑制因子AUXINRESPONSEFACTOR2(ARF2)来负向调节(Schruffetal.,2006)。拟南芥不同组织的原位杂交显示，ANTmRNA在胚珠的子叶原基细胞、花器官、珠被，胎座都能检测到(Krizek,1999)，且存在于所有侧枝的原始细胞。ANT在金鱼草和拟南芥的功能和表达时间位置在花器官中是一致的。ANTmRNA在金鱼草花的分生组织和早期的花原基细胞中表达，当花器官成熟，ANT表达在萼片的早期阶段和雄蕊的后期阶段降低(Delgado-Benarrochetal.,2009)，但在烟草中很难在花器官发育后期检测到(Rieuetal.,2005)。MdANT1和MdANT2的表达在苹果生长的早期高表达，在细胞分裂后期快速衰减，在苹果发育后期保持低水平表达(Dashetal.,2012)。ANT还引起CYCD3:1表达增强(MizukamiandFischer,2000)，过量表达CYCD3:1也大大增加了叶片细胞数目，但是并不影响ANT的表达(DwitteandMurray,2003)。前人在拟南芥中利用组成型启动子35S超量表达来源于拟南芥的AtANT基因的确可以增加种子大小，但是在本专利中我们使用到的来源于棉花的GhANT是否可以促进器官大小，在我们的研究之前是不确定的；另外，在拟南芥中组成型超量表达AtANT会导致雌性不育(MizukamiandFischer,2000)，为了不影响棉花植株正常生长，我们利用番茄果实特异启动子构建棉花内源GhANT基因表达载体。结果证明，在陆地棉胚珠中组织优势表达该基因的特异片段，获得的转基因棉花长势正常，籽指增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为棉花育种提供一种新选择。本专利技术的技术方案是棉花AINTEGUMENTA基因GhANT在棉花育种中的应用。具体的，所述的应用为棉花AINTEGUMENTA基因GhANT在改良棉花种子大小中的应用。具体的，所述的应用为棉花AINTEGUMENTA基因GhANT在改良棉花纤维品质中的应用。具体的，所述的棉花AINTEGUMENTA基因GhANT编码的蛋白质具有SEQIDNO.2所示的氨基酸序列。具体的，所述的棉花AINTEGUMENTA基因GhANT的cDNA具有SEQIDNO.1所示的核苷酸序列。本专利技术还提供了改良棉花种子的制剂，其主要活性成分为棉花AINTEGUMENTA基因GhANT编码的蛋白质，表达该蛋白质的元件，表达该蛋白质的载体，或表达该蛋白质的宿主细胞。具体的，所述的棉花AINTEGUMENTA基因GhANT编码的蛋白质具有SEQIDNO.2所示的氨基酸序列。具体的，所述的棉花AINTEGUMENTA基因GhANT的cDNA具有SEQIDNO.1所示的核苷酸序列。具体的，所述表达该蛋白质的元件从5’-3’方向依次包含特异启动子pTFM7，AINTEGUMENTA基因GhANT和终止子。具体的，所述的特异启动子pTFM7，其具有如SEQIDNO.3所示的核苷酸序列。这个基因只是根据拟南芥中的ANT在棉花中根据蛋白同源性找出的同源基因，其功能还没有验证过。棉花是木本植物，种子的形成和产量的构成因素远比十字花科的模式植物拟南芥复杂，调节种子器官发育的基因有可能只是增大了棉铃，而与产量相关的种子并没有增加，或者增大了种子却又减少了种子数量，最终种子产量并没有增加。另外，在拟南芥中组成型超量表达AtANT会导致雌性不育(MizukamiandFischer,2000)，为了不影响棉花植株正常生长，利用番茄果实特异启动子构建棉花内源GhANT基因表达载体。本专利技术采用了来源于番茄果实的特异启动子pTFM7，其具有如SEQIDNO.3所示的核苷酸序列。pTFM7供体生物为番茄，长2642bp，可在果实部位特意调控目的基因，在棉花中的表达模式如图1所示，在棉花胚珠发育中期优势表达。本专利技术的有益效果：本专利技术采用了来源于番茄果实的特异启动子pTFM7，可在果实部位特意调控目的基因，在棉花胚珠发育中期优势表达。本专利技术是通过在棉花胚珠中优势表达一种陆地棉AINTEGUMENTA基因，以增加棉花种子重量。结果证明，在陆地棉中组织优势表达该基因的特异片段，转基因棉花种子籽指增加的幅度在2.3％-18％之间，平均提高了10％，达到了显著差异水平(P<0.05)；种子产量平均增幅达到了7.6％；纤维品质方面，马克隆值降低，纤维强度增强，伸长率提高，纤维品质得到了提高。本专利技术为棉花育种提供了一种新选择。本专利技术方法简便易行，效果显著，可以提高棉花种子产量，能提高棉花的经济效益。附图说明图1：pTFM7在棉花中的启动子活性分析如图1所示，为了确定pTFM7：GUS的表达模式，将pTFM7启动子连GUS报告基因，将表达载体pTFM7:GUS转入棉花，棉花胚珠发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.棉花AINTEGUMENTA基因GhANT在棉花育种中的应用。

【技术特征摘要】
1.棉花AINTEGUMENTA基因GhANT在棉花育种中的应用。2.如权利要求1所述的棉花AINTEGUMENTA基因GhANT在棉花育种中的应用，其特征在于：所述的应用为棉花AINTEGUMENTA基因GhANT在改良棉花种子大小中的应用。3.如权利要求1所述的棉花AINTEGUMENTA基因GhANT在棉花育种中的应用，其特征在于：所述的应用为棉花AINTEGUMENTA基因GhANT在改良棉花纤维品质中的应用。4.如权利要求1～3任一项所述的棉花AINTEGUMENTA基因GhANT在棉花育种中的应用，其特征在于：所述的棉花AINTEGUMENTA基因GhANT编码的蛋白质具有SEQIDNO.2所示的氨基酸序列。5.如权利要求1～4任一项所述的棉花AINTEGUMENTA基因GhANT在棉花育种中的应用，其特征在于：所述的棉花AINTEGUMENTA基因GhANT的cDNA具有SE...

【专利技术属性】
技术研发人员：阎星颖，曾健晏，白文钦，马彩娇，裴炎，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50