基因GhSINAs在防治棉花黄萎病中的应用制造技术

本发明专利技术涉及植物病害防治技术领域，具体而言，涉及基因GhSINAs在防治棉花黄萎病中的应用。本发明专利技术提供了基因GhSINAs在防治棉花黄萎病中的应用，所述基因GhSINAs包括基因GhSINA7、基因GhSINA8和基因GhSINA9中的任一种或多种；基因GhSINA7的核酸序列如SEQ ID NO:1和/或SEQ ID NO:2所示；基因GhSINA8的核酸序列如SEQ ID NO:3和/或SEQ ID NO:4所示；基因GhSINA9的核酸序列如SEQ IDNO:5和/或SEQ ID NO:6所示。本发明专利技术在研究中发现，这三个基因中，每个超表达转基因株系都提高了对黄萎病的抗性，然而每个基因的沉默都抑制了对病原体感染的防御能力，表明GhSINA7、GhSINA8和GhSINA9在棉花防御黄萎病菌中起到正向调控作用。在棉花防御黄萎病菌中起到正向调控作用。在棉花防御黄萎病菌中起到正向调控作用。

【技术实现步骤摘要】
基因GhSINAs在防治棉花黄萎病中的应用


[0001]本专利技术涉及植物病害防治
，具体而言，涉及基因GhSINAs在防治棉花黄萎病中的应用。

技术介绍

[0002]大丽轮枝菌是一种能引起黄萎病的极具破坏性的土传真菌病原体，这种病菌会影响200多种植物的生长发育，其中包括重要的农业经济作物棉花。众所周知，大丽轮枝菌是一种非常难控制的病菌，其具有极强的侵染致病性以及在土壤中的存活能力强，使得大丽轮枝菌能够穿透主根部木质部导管和维管组织，严重堵塞了植物的导管，最终导致植物发育迟缓和枯萎。除此之外，这种病菌的宿主范围很广，即使没有宿主也能在土壤中存活很多年。在棉花生产中，抗病品种的选育是一种有效且实用的控制黄萎病菌威胁的策略。可是，由于现有的抗黄萎病菌的资源有限，利用传统的方法培育抗性品种是具有挑战性的。近些年来，以基因工程为基础的棉花抗性候选基因的研究已成为缓解黄萎病菌侵害的另一种策略，其中已报道的包括GhMYB1、GbSOBIR1、GhCRR1、GbTSA1和GhWAK7A。
[0003]泛素化蛋白酶体系统(UPS)在植物生长发育和生理及环境压力的防御反应中发挥重要的作用。泛素化进程通常通过三种酶的连续作用进行，泛素活化酶(E1)，泛素结合酶(E2)和泛素连接酶(E3)，通过26S蛋白酶体降解系统。将泛素与候选蛋白底物连接，实现目标蛋白降解。泛素E1和E2是相对保守的，但是E3是非常多样化的，因为E3能招募特定靶蛋白进行泛素化。以亚单元组成为基础，E3泛素连接酶被分成单亚基和多亚基。HECT和RING/U
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box型E3连接酶作为单亚基行使功能，然而Skp
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Cullin
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F
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box复合物和细胞分裂后期产生的促进复合体是以多亚基泛素连接酶通过分离亚基来结合底物。由于这些亚单位组成不同，E3连接酶决定了泛素化候选底物的特异性。
[0004]SINA蛋白是一种RING型E3连接酶，包含一个定位在N端的RING结构域，其次是与底物识别和聚合有关的保守SINA结构域。第一个被鉴定的SINA E3连接酶是在黑腹果蝇中，调节果蝇光感受器分化。之后的一系列研究发现，SINA同源物在动物中发挥多种极其重要的作用，如肿瘤抑制、细胞凋亡、白血病发生、缺氧反应和自身免疫。同样地，SINA E3连接酶也参与到不同的植物生长发育阶段和一些环境应激反应。在拟南芥中，通过SINAT2和AtRAP2.2互作来介导叶胡萝卜素的合成。SINAT1和SINAT2蛋白与自噬相关蛋白ATG6互作来调控自噬通路。在水稻中，沉默干旱诱导SINA基因1(OsDIS1)能显著提高水稻的抗旱性。在番茄中，SlSINA4基因过表达可以激活防御反应有关的细胞死亡信号。香蕉中，MaSINA1通过介导MaICE1稳定性负向调控冷胁迫的应激反应。转基因苹果中，超表达MdSINA2基因增强了对ABA的敏感性。在热胁迫条件下，TaSINA E3连接酶提高小麦生物量和产量。然而，与抗黄萎病相关的SINA E3连接酶的功能和应用仍是未知的。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了研究E3泛素连接酶基因在抗陆地棉黄萎病菌中的功能作用，鉴定了三个由黄萎病侵染所诱导的SINA E3连接酶基因GhSINA7、GhSINA8和GhSINA9。在这三个基因中，每个超表达转基因株系都提高了对黄萎病的抗性，然而每个基因的沉默都抑制了对病原体感染的防御能力。这些发现表明SINA E3连接酶参与了植物对病原真菌的防御，同时通过翻译后修饰为培育抗黄萎病棉花品种提供了有效的基因资源。
[0007]基于上述内容，本专利技术提供了以下技术方案：
[0008]基因GhSINAs在防治棉花黄萎病中的应用，所述基因GhSINAs包括基因GhSINA7、基因GhSINA8和基因GhSINA9中的任一种或多种；
[0009]基因GhSINA7的核酸序列如SEQ ID NO:1和/或SEQ ID NO:2所示；
[0010]基因GhSINA8的核酸序列如SEQ ID NO:3和/或SEQ ID NO:4所示；
[0011]基因GhSINA9的核酸序列如SEQ ID NO:5和/或SEQ ID NO:6所示。
[0012]SINA E3泛素连接酶是普遍存在的调节因子，可在翻译后水平调控植物生长和应激反应。本专利技术首先系统性地鉴定了24个陆地棉中含有高度保守的RING指域和SINA结构域的SINA成员。用qRT
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PCR方法分析了棉花在接种黄萎病菌24h后，与未感染的对照植株相比，GhSINA7、GhSINA8和GhSINA9基因的转录水平显著上调。
[0013]SINA基因编码C3HC4型RING E3连接酶，它们通常作为二聚体活跃，以维持自身在体内的稳定性，并发挥不同的生物学功能。事实上，RING结构域在空间上招募E2，是C3HC4型RING E3连接酶形成二聚物所必需的。C3HC4型RING E3连接酶，如SlSINA、MtSINA和MdSINA，与自身或与其它SINA蛋白形成同源或异源二聚体。二聚体的形成需要依赖体外RING E3连接酶的活性。酵母双杂实验，我们发现GhSINA7、GhSINA8和GhSINA9蛋白会自身互作，或分别与其它两种GhSINAs相互作用形成同源或异源二聚体。因此，GhSINA E3泛素连接酶通过形成同源或异二聚体复合物来完成泛素化功能。
[0014]泛素化是植物中控制一系列生理进程的翻译后调控机制。E3连接酶能特异性识别靶蛋白进行泛素化。本专利技术中，专利技术人鉴定了RING型E3连接酶家族的成员SINA，探究了它在陆地棉响应黄萎病过程中的作用。实验中选取24个GhSINAs，其中GhSINA7、GhSINA8和GhSINA9在侵染黄萎病菌24小时后表达量明显上调。这3个GhSINAs都具有E3泛素连接酶活性并定位于细胞核。除此之外，这些GhSINAs可以相互作用形成同源二聚体和异源二聚体。GhSINA7、GhSINA8和GhSINA9基因分别
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异位超表达拟南芥提高了对黄萎病菌的抗性，然而单独敲除掉GhSINA7、GhSINA8和GhSINA9降低棉花对病原体的抗性。因此，GhSINA7、GhSINA8和GhSINA9在棉花防御黄萎病菌中起到正向调控作用。
[0015]如在一些实施方式中，基因GhSINAs为基因GhSINA7；在一些实施方式中，基因GhSINAs为基因GhSINA8；在一些实施方式中，基因GhSINAs为基因GhSINA9；在一些实施方式中，基因GhSINAs为基因GhSINA7和基因GhSINA8；在一些实施方式中，基因GhSINAs为基因GhSINA7和基因GhSINA9；在一些实施方式中，基因GhSINAs为基因GhSINA8和基因GhSINA9；在一些实施方式中，基因GhSINAs为基因GhSINA7、基因GhSINA8和基因GhSINA9。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基因GhSINAs在防治棉花黄萎病中的应用，所述基因GhSINAs包括基因GhSINA7、基因GhSINA8和基因GhSINA9中的任一种或多种；基因GhSINA7的核酸序列如SEQ ID NO:1和/或SEQ ID NO:2所示；基因GhSINA8的核酸序列如SEQ ID NO:3和/或SEQ ID NO:4所示；基因GhSINA9的核酸序列如SEQ ID NO:5和/或SEQ ID NO:6所示。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述基因GhSINAs包括基因GhSINA8和基因GhSINA9中的任一种或多种。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述基因GhSINAs在棉花抗黄萎病遗传改良或分子育种方面的应用；进一步地，增强棉花材料中所述基因GhSINAs表达，获得基因GhSINAs过表达的棉花种苗，所述棉花种苗对黄萎病抗性增加。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述棉花材料中，过表达基因GhSINA7所用的扩增引物序列如SEQ ID NO:7和SEQ ID NO:8所示；过表达基因GhSINA8所用的扩增引物序列如SEQ ID NO:9和SEQ ID NO:10所示；过表达基因GhSINA9所用的扩增引物序列如SEQ ID NO:11和SEQ ID NO:12所示。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述棉花材料包括适宜于有性繁殖、无性繁殖或可再生的细胞的组织培养的材料；进一步地，所述棉花材料包括以下中的任一种：叶、根、茎、胚根、胚芽、种子。6.棉花耐黄萎病性能的检测方法，其特征在于，检测待测样品中基因GhSINAs的表达情况，若基因GhSINAs过表达，则判断为棉花耐黄萎病；其中，所述基因GhSINAs包括基因GhSINA7、基因GhSINA8和基因GhSINA9中的任一种或多种；基因GhSINA7的核酸序列如SEQ ID NO:1和/或SEQ ID NO:...

【专利技术属性】
技术研发人员：任中英，杨代刚，马雄风，李威，王星星，赵俊杰，裴小雨，刘艳改，贺昆仑，张飞，周晓箭，张文生，郭金峰，
申请(专利权)人：中国农业科学院棉花研究所，
类型：发明
国别省市：