一种调控棉花纤维呈色的融合基因及其表达载体和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种调控棉花纤维呈色的融合基因及其表达载体和应用，涉及植物转基因育种技术领域。本发明专利技术利用一种可以自裂解为小片段肽的2A肽，将Lc和GhPAP1基因组合成融合基因，采用纤维次生壁特异启动子pFbl2A启动所述融合基因在棉纤维中超量表达，得到的转基因棉纤维花青素含量较白色纤维显著提高，转基因纤维中总花青素量比白色纤维增长了4093倍，使转基因棉花产生紫红色纤维，显著拓展成熟纤维的色彩范围。

【技术实现步骤摘要】
一种调控棉花纤维呈色的融合基因及其表达载体和应用
本专利技术属于植物转基因育种
，具体涉及一种调控棉花纤维呈色的融合基因及其表达载体和应用。
技术介绍
天然彩色棉是一种能在纤维发育过程中合成和积累天然色素，从而使成熟纤维具有天然色彩的棉花材料。与常规白色棉和化学纤维相比，彩色棉由于具有天然色彩，在纺织加工过程中不需要漂白和印染处理，避免了染料、有机溶剂、重金属等有毒有害残留物对纺织品的污染和人体的危害，能显著提高纺织品的绿色生产水平。目前应用于纺织的彩色棉材料只有绿色和棕色两种，还不能满足消费者和纺织业对色彩多样性的需求。因此拓展成熟纤维的色彩范围，是彩色棉产业进一步发展的必要条件。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于一种调控棉花纤维呈色的融合基因及其表达载体和应用，显著提高棉纤维花色素含量，从而获取天然紫红色棉纤维。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种调控棉花纤维呈色的融合基因，所述融合基因的结构包括5’-玉米叶片颜色基因Lc-肽段2A的核苷酸序列-棉花花色素合成调控基因GhPAP1D-3’；所述玉米叶片颜色基因Lc的核苷酸序列如SEQIDNO.1所示；所述肽段2A的核苷酸序列如SEQIDNO.2所示；所述棉花花色素合成调控基因GhPAP1D的核苷酸序列如SEQIDNO.3所示。优选的，所述玉米叶片颜色基因Lc的编码氨基酸序列如SEQIDNO.4所示；所述肽段2A的氨基酸序列如SEQIDNO.5所示；所述棉花花色素合成调控基因GhPAP1D的编码氨基酸序列如SEQIDNO.6所示。优选的，扩增所述玉米叶片颜色基因Lc的引物包括Lc-2A-U和Lc-2A-D；所述Lc-2A-U的核苷酸序列如SEQIDNO.7所示，所述Lc-2A-D的核苷酸序列如SEQIDNO.8所示。优选的，扩增所述棉花花色素合成调控基因GhPAP1D的引物包括GhPAP1D-U和GhPAP1D-D；所述GhPAP1D-U的核苷酸序列如SEQIDNO.9所示，所述GhPAP1D-D的核苷酸序列如SEQIDNO.10所示。本专利技术的另一个目的是提供一种包含上述融合基因的表达载体，所述表达载体的T-DNA区的基因结构，包括：T-DNA的右边界-重组酶识别位点LoxpFRT-串联两个增强子的花椰菜花叶病毒35S启动子-报告基因GUS和标记基因NPTII的融合基因表达盒-农杆菌冠瘿碱合成酶基因终止子nos-重组酶识别位点LoxpFRT-棉花纤维次生壁合成时期特异启动子pFbl2A-融合基因-农杆菌冠瘿碱合成酶基因终止子nos-T-DNA左边界；所述棉花纤维次生壁合成时期特异启动子pFbl2A的核苷酸序列如SEQIDNO.11所示。优选的，所述表达载体的基础载体包括植物表达载体pLGN。优选的，扩增所述棉花纤维次生壁合成时期特异启动子pFbl2A的引物包括pFbl2A-F和pFbl2A-R；所述pFbl2A-F的核苷酸序列如SEQIDNO.12所示，所述pFbl2A-R的核苷酸序列如SEQIDNO.13所示。本专利技术的另一个目的在于提供一种上述融合基因或上述表达载体在构建转基因棉花中的应用，所述转基因棉花的成熟纤维呈现紫红色。本专利技术的另一个目的在于提供一种构建成熟纤维呈现紫红色的转基因棉花的方法，包括以下步骤：在转基因棉花的棉纤维中超表达上述融合基因。优选的，所述超表达的方法，包括将上述表达载体转化入农杆菌LBA4404中，通过根癌农杆菌介导的方法进行棉花的遗传转化。本专利技术提供了一种控棉花纤维呈色的融合基因，利用一种可以自裂解为小片段肽的2A肽，将Lc和GhPAP1D基因组合成融合基因，采用纤维次生壁特异启动子pFbl2A启动所述融合基因在棉纤维中超量表达，使转基因棉花产生紫红色纤维。在本专利技术实施例中，对转基因棉花进行花青素含量测定，结果表明，转基因纤维中花青素的相对含量较白色棉增长了4093倍。附图说明图1为pLGN-pFblA2-Lc-2A-GhPAP1D的表达载体T-DNA区的基因结构图；图2为纤维特异性表达载体pLGN-pFbl2A-Lc-2A-GhPAP1D的构建流程；图3为棉花开花后25天和50天的纤维色泽比较图，其中WF为白色纤维，RF为转基因红色纤维，DPA为开花后天数。具体实施方式本专利技术提供了一种调控棉花纤维呈色的融合基因，所述融合基因的结构包括5’-玉米叶片颜色基因Lc-肽段2A的核苷酸序列-棉花花色素合成调控基因GhPAP1D-3’；所述玉米叶片颜色基因Lc的核苷酸序列如SEQIDNO.1所示；所述肽段2A的核苷酸序列如SEQIDNO.2所示；所述棉花花色素合成调控基因GhPAP1D的核苷酸序列如SEQIDNO.3所示。本专利技术所述玉米叶片颜色基因Lc的编码氨基酸序列如SEQIDNO.4所示：MALSASRVQQAEELLQRPAERQLMRSQLAAAARSINWSYALFWSISDTQPGVLTWTDGFYNGEVKTRKISNSVELTSDQLVMQRSDQLRELYEALLSGEGDRRAAPARPAGSLSPEDLGDTEWYYVVSMTYAFRPGQGLPGRSFASDEHVWLCNAHLAGSKAFPRALLAKSASIQSILCIPVMGGVLELGTTDTVPEAPDLVSRATAAFWEPQCPSSSPSGRANETGEAAADDGTFAFEELDHNNGMDDIEAMTAAGGHGQEEELRLREAEALSDDASLEHITKEIEEFYSLCDEMDLQALPLPLEDGWTVDASNFEVPCSSPQPAPPPVDRATANVAADASRAPVYGSRATSFMAWTRSSQQSSCSDDAAPAAVVPAIEEPQRLLKKVVAGGGAWESCGGATGAAQEMSGTGTKNHVMSERKRREKLNEMFLVLKSLLPSIHRVNKASILAETIAYLKELQRRVQELESSREPASRPSETTTRLITRPSRGNNESVRKEVCAGSKRKSPELGRDDVERPPVLTMDAGTSNVTVTVSDKDVLLEVQCRWEELLMTRVFDAIKSLHLDVLSVQASAPDGFMGLKIRAQFAGSGAVVPWMISEALRKAIGKR。本专利技术所述肽段2A的氨基酸序列如SEQIDNO.5所示：QLLNFDLLKLAGDVESNPGP，所述肽段2A可以自裂解为小片段。本专利技术所述小片段肽2A肽的基因和叶片颜色基因Lc优选由华大优化融合合成，并基于合成的片段设计引物Lc-2A-U和Lc-2A-D，且Lc-2A-U的核苷酸序列优选如SEQIDNO.7所示：ggatccATGGCTCTTTCTGCTTCT，Lc-2A-D的核苷酸序列优选如SEQIDNO.8所示：gagccttccaTAGGACCAGGGTTAGATTCA。本专利技术对利用上述扩增得到的Lc-2A片段的5’端优选加上BamHⅠ酶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种调控棉花纤维呈色的融合基因，其特征在于，所述融合基因的结构包括5’-玉米叶片颜色基因Lc-肽段2A的核苷酸序列-棉花花色素合成调控基因GhPAP1D-3’；/n所述玉米叶片颜色基因Lc的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；所述肽段2A的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示；所述棉花花色素合成调控基因GhPAP1D的核苷酸序列如SEQ IDNO.3所示。/n

【技术特征摘要】
1.一种调控棉花纤维呈色的融合基因，其特征在于，所述融合基因的结构包括5’-玉米叶片颜色基因Lc-肽段2A的核苷酸序列-棉花花色素合成调控基因GhPAP1D-3’；
所述玉米叶片颜色基因Lc的核苷酸序列如SEQIDNO.1所示；所述肽段2A的核苷酸序列如SEQIDNO.2所示；所述棉花花色素合成调控基因GhPAP1D的核苷酸序列如SEQIDNO.3所示。


2.根据权利要求1所述融合基因，其特征在于，所述玉米叶片颜色基因Lc的编码氨基酸序列如SEQIDNO.4所示；所述肽段2A的氨基酸序列如SEQIDNO.5所示；所述棉花花色素合成调控基因GhPAP1D的编码蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO.6所示。


3.根据权利要求1或2所述融合基因，其特征在于，扩增所述玉米叶片颜色基因Lc的引物包括Lc-2A-U和Lc-2A-D；所述Lc-2A-U的核苷酸序列如SEQIDNO.7所示，所述Lc-2A-D的核苷酸序列如SEQIDNO.8所示。


4.根据权利要求1或2所述融合基因，其特征在于，扩增所述棉花花色素合成调控基因GhPAP1D的引物包括GhPAP1D-U和GhPAP1D-D；所述GhPAP1D-U的核苷酸序列如SEQIDNO.9所示，所述GhPAP1D-D的核苷酸序列如SEQIDNO.10所示。


5.一种包含权利要求1～4任一项所述融合基因的表达载体，其特征在于，所述表达载体的T-DNA区的基因结构，包括：T-DNA的右边界...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉玲芳，肖月华，李耀华，曾健晏，王毅，莫童，梁爱敏，罗明，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50