一个改良棉花产量性状的糖苷水解酶基因和启动子及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一个改良棉花产量性状的糖苷水解酶基因及其启动子及其应用。该基因GHLP1基因组序列为：SEQ ID NO.2或SEQ ID NO.12，启动子序列为：SEQ ID NO.3或SEQ ID NO.13。基因GHLP1的外显子区域包含一个非同义突变的单核苷酸多态性位点，位于编码区序列的1174bp位置处，该位点碱基是T或G，对应的氨基酸为Ser或Arg；同时该基因上游471bp的启动子区域中包含一个单核苷酸多态性变异位点，该位点碱基是A或C。该基因启动子区域的单核苷酸多态性变异与棉花衣分性状和籽指性状密切关联，并且启动子单倍型CC的棉花品种(系)的产量性状显著优于单倍型AA的棉花材料。该基因在高效鉴定高产陆地棉品种、提升棉花产量性状以及培育棉花高产新品种中具有重要的研究价值和应用前景。用前景。

【技术实现步骤摘要】
一个改良棉花产量性状的糖苷水解酶基因和启动子及其应用


[0001]本专利技术属于生物技术应用领域，涉及一个与棉花产量性状相关的糖苷水解酶基因及其启动子。

技术介绍

[0002]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。此外，棉花纤维是优良的、使用最为广泛的天然纤维，更是纺织工业的重要原材料，在国民经济发展中具有举足轻重的地位。随着人们生活水平的提高，对天然纯棉织物的需求不断增加，对纤维品质的要求也愈来愈高。因此，深入挖掘和利用棉花品质相关的遗传变异就显得格外重要。
[0003]全基因组关联分析(Genome
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wide association study；GWAS)是以基因组中数以百万计的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism，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。随着基因组测序技术的提高及测序成本的降低，并结合生物信息学的高度发展，GWAS成为挖掘和剖析人类疾病及作物农艺性状及抗性性状基因及其相关遗传机制最有效的方法之一。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，是分子育种研究的热点。Belo等(2008)对553份优良自交系的8,950的SNP进行了GWAS分析，鉴定出与油酸含量相关的位点，这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(Huang et al.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。Fang等(2017)通过对318份陆地棉材料进行全基因组重测序，鉴定出25个棉花改良过程中的选择信号，通过GWAS分析，共鉴定出119个关联位点，其中产量相关的关联位点71个，纤维品质相关的位点45个，还有3个位点与黄萎病抗性相关(Fang et al,2017)。Ma等(2018)重测序分析419个核心种质的陆地棉材料，发现7383个SNP与这些性状显著相关，位于4820个基因内或基因附近。并且对控制开花，影响纤维长度，纤维强度的部分候选基因进行了重点分析(Ma et al.,2018)。Liu等(2021)则利用290份陆地棉栽培种组成的自然群体经过多年田间鉴定，结合高密度的SNP标记对棉花枯萎病抗性进行了全基因组关联分析，鉴定得到主效抗病位点Fov7，并确定基因GhGLR4.8是一种新的植物非典型主效抗病基因(Liu et al.,
2021)。以上结果充分说明，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，可以大大加快育种进程和效率。
[0004]植物糖苷水解酶(Glycosyl hydrolase)，在生物体糖和糖缀合物的水解与合成过程中扮演着重要角色，他们能够参与植物生长发育及对环境应答反应的多种信号传导过程，在植物生命活动中发挥着重要的生物学功能(刘莉,2010)。其中1,4
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β
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内切木聚糖酶(Endo
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1,4
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beta
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xylanase)是使木聚糖完全水解最关键的酶，其可以作用于木聚糖主链的木聚糖苷键，随机切断主链内的糖苷键，水解木聚糖而生成分子量大小不同的寡糖(张迎春，2020)。木聚糖酶在种子萌发、植物授粉、果实成熟软化以及茎杆发育过程中发挥重要作用(王庆东，2020)。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一个糖苷水解酶基因lint percentage related(GHLP1)及其启动子。全基因组关联分析结果表明该基因及其启动子与棉花衣分性状密切相关。
[0006]本专利技术的另一目的是提供该基因及其启动子的应用。
[0007]本专利技术的目的可通过如下技术方案实现：
[0008]糖苷水解酶(Glycosyl hydrolase)基因GHLP1，其隶属于木聚糖酶类中的1,4
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β
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内切木聚糖酶(Endo
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1,4
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beta
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xylanase)。所述的糖苷水解酶基因GHLP1在四倍体陆地棉TM
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1中的cDNA序列为：SEQ ID NO.1，基因组序列为：SEQ ID NO.2，启动子序列为：SEQ ID NO.3；所述的糖苷水解酶基因GHLP1上含有SNP位点，位于编码区序列的1174bp位置处，该SNP位点碱基从T突变为G(cDNA序列：SEQ ID NO.11，基因组序列：SEQ ID NO.12)，对应的氨基酸从Ser突变为Arg；同时该基因上游471bp的启动子区域中包含一个SNP位点，该SNP位点碱基从A突变为C(基因组序列：SEQ ID NO.13)。并且基因型为CC的棉花品种的衣分、籽指等产量性状均显著高于基因型为AA的棉花品种。
[0009]本专利技术所述的糖苷水解酶基因GHLP1及其启动子在鉴定高产陆地棉品种中的应用。若待测棉花的基因组包含所述的糖苷水解酶基因GHLP1的启动子的基因型为C即鉴定为高产陆地棉品种。
[0010]本专利技术所述的糖苷水解酶基因GHLP1及其启动子在改良棉花产量性状中的应用。
[0011]本专利技术所述的糖苷水解酶基因GHLP1及其启动子在通过基因工程手段培育棉花高产新品种中的应用。具体为：
[0012]通过将低产陆地棉品种基因组GHLP1启动子单倍型AA中的SNP位点进行定点突变，改造成高产单倍型从而培育高产棉花新品种，改良棉花产量性状。
[0013]本专利技术还提供了一种用于检测GHLP1启动子的SNP位点的引物对，上游引物为：SEQ ID NO.8，下游引物为：SEQ ID NO.9。
[0014]所述的引物对在筛选高产棉花品种中的应用。
[0015]一种筛选高产棉花品种的方法，检测所述的一个SNP位点，选择该基因上游启动子序列的471bp位置上的碱基为C的棉花即为高产棉花品种，其扩增产物序列如SEQ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一个改良棉花产量性状的糖苷水解酶基因GHLP1，其特征在于，该基因的cDNA序列如SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.11所示，该基因的基因组序列如SEQ ID NO.2或SEQ ID NO.12所示。2.权利要求1所述的糖苷水解酶基因GHLP1在鉴定高产陆地棉品种和改良棉花产量性状中的应用。3.权利要求1所述的糖苷水解酶基因GHLP1在通过基因工程手段培育棉花高产新品种中的应用。4.一个改良棉花产量性状的糖苷水解酶基因GHLP1启动子，其特征在于，该启动子序列如SEQ ID NO.3或SEQ ID NO.13所示。5.权利要求4所述的糖苷水解酶基因GHLP1启动子在鉴定高产陆地棉品种和改良棉花产量性状中的应用。6.权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天真，韩泽刚，何璐，胡艳，方磊，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：