一种棉花GhLAC4编码基因、棉花抗病模块miR397-LAC4及应用制造技术

本发明专利技术公开了一种棉花GhLAC4编码基因、棉花抗病模块miR397

【技术实现步骤摘要】
一种棉花GhLAC4编码基因、棉花抗病模块miR397
‑
LAC4及应用


[0001]本专利技术涉及领域，特别是一种棉花GhLAC4编码基因、棉花抗病模块miR397
‑
LAC4及应用。

技术介绍

[0002]棉花是双子叶植物，是唯一由种子生产纤维的农作物，作为重要的纺织原料，棉花是全球范围内最重要的经济作物之一，也是我国重要的农产品之一。而棉花黄萎病的危害造成棉花产量和品质下降，曾多次在我国各主产棉区暴发成灾，年发生面积近300万hm2，年经济损失约12亿元，已成为我国棉花可持续发展面临的主要问题。棉花黄萎病是由轮枝菌(Verticillium)引起的严重维管束病害；在我国主要病原菌为大丽轮枝菌，通过植株根部浸染，进入木质部导管中，在其中进行生长和繁殖，最终阻挡水分和矿物质运输，使叶片萎蔫，导致整株植物受损或死亡。当大丽轮枝菌侵入植物时，植物和病原菌接触，在表面形成可分泌效应蛋白的界面，由该界面将病原菌丝或效应蛋白从植物根部入侵并繁殖于维管组织中，在植物的蒸腾作用下，病原孢子和毒素在植株体内进行运输，从而造成植株发病。而且大丽轮枝菌的菌丝和微菌核在土壤和植株体内存活时间长、生理小种多且复杂等特点，使其产生的病害防治困难。虽然人们采取许多措施，包括化学农药施用、生物控制和栽培措施等防治方法来防治棉花黄萎病，但是，这些措施的防治效果并不理想。当前，普遍认为利用植物抗病基因进行抗病品种的选育是解决棉花黄萎病危害的重要手段，因此，分离和鉴定抗病基因并阐明其分子机制成为当前研究的一个主要方向。
[0003]木质素广泛存在于植物中，是细胞壁的重要组成部分；其重要功能主要包括木质部导管运输水分和矿物质营养和对病原菌及昆虫入侵的防御。木质素是植物的一种重要的次生代谢物的聚合物，主要由苯丙环路径和JA的合成代谢途径进行生物合成的，其最后一步关键反应是由植物漆酶决定。植物漆酶(LAC)属于蓝铜氧化酶家族，一种多聚氧化还原酶，能够促进木质素单体聚合。在拟南芥中有17个漆酶基因，其中LAC4、LAC11、LAC15和LAC17具有木质素生物合成作用。相关研究验证了漆酶基因能够促进木质素单体聚合，影响植物的生长与发育。但是有关LAC，尤其LAC4，抗性研究及其机制仍然需要进一步探讨。
[0004]研究表明有些LAC基因，包括4个与木质素合成相关的LAC基因，能够被miR397调控植物木质素参与生物逆境的抗性。但是miR397与LAC4一起参与木质素合成，但是有关其调控植物的抗病性功能和其机制尚未见报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种棉花GhLAC4编码基因、棉花抗病模块miR397
‑
LAC4及应用，棉花木质素的改变，减少棉花对大丽轮枝菌的敏感性，从而保护植物的生长发育。
[0006]为达到上述目的，本专利技术是按照以下技术方案实施的：
[0007]本专利技术的第一个目的是要提供一种棉花GhLAC4编码基因，所述棉花GhLAC4编码基
因为：
[0008]SEQ ID NO.2所示的蛋白质；
[0009]或将SEQ ID NO.2所示的蛋白质通过一个或多个氨基酸的替换、缺失或/和插入而衍生得到的仍具有GhLAC4基因功能或活性的蛋白变体；
[0010]或SEQ ID NO.3所示的核苷酸；
[0011]或将SEQ ID NO.3所示的核苷酸通过一个或多个碱基的替换、缺失或/和插入而衍的序列变体。
[0012]进一步地，所述SEQ ID N0.2所示氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如下标签：
[0013]标签残基序列Poly
‑
Arg5
‑
6个RRRRRPoly
‑
His2
‑
10个HHHHHHFLAG8个DYKDDDDKStrep
‑
tag II8个WSHPQFEKc
‑
myc10个EQKLISEEDL。
[0014]进一步地，所述SEQ ID N0.2所示氨基酸序列通过将SEQ ID N0.3所示碱基序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5
’
端和/或3
’
端连上标签的编码序列得到。
[0015]本专利技术的第二个目的是要提供一种的棉花GhLAC4编码基因在培育抗黄萎病棉花中的应用。
[0016]本专利技术的第三个目的是要提供一种棉花抗病模块miR397
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LAC4，包括ghr
‑
miR397基因和GhLAC4编码基因，所述ghr
‑
miR397基因为SEQ ID NO.1所示的核苷酸。
[0017]本专利技术的第四个目的是要提供一种棉花抗病模块miR397
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LAC4在培育抗黄萎病棉花中的应用。
[0018]与现有技术相比，本专利技术提供的GhLAC4编码基因能够提高棉花抗黄萎病性能，提供的miR397
‑
LAC4通过调控木质素合成途径基因和JA途径基因参与陆地棉对丽轮枝菌的抗性响应，进而增强棉花的抗黄萎病性能。
附图说明
[0019]图1为棉花与拟南芥LACs家族系统发育树分析对比图。
[0020]图2为ghr
‑
miR397和GhLAC4在棉花不同组织器官的特异性表达分析图。
[0021]图3为大丽轮枝菌侵染棉花后ghr
‑
miR397和GhLAC4在不同时间点的表达谱分析示意图。
[0022]图4为ghr
‑
miR397和GhLAC4在烟草叶片GUS染色分析示意图。
[0023]图5为棉花GhPDS基因沉默分析示意图。
[0024]图6为棉花ghr
‑
miR397沉默和过表达植株表达分析示意图。
[0025]图7为棉花ghr
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miR397沉默和过表达植株及对照植株发病情况示意图。
[0026]图8为棉花ghr
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miR397沉默和过表达植株及对照植株病指统计示意图。
[0027]图9为棉花ghr
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miR397沉默和过表达植株及对照植株茎秆恢复培养示意图。
[0028]图10为棉花ghr
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miR397沉默和过表达植株及对照植株茎秆生物量示意图。
[0029]图11为棉花GhLAC4基因沉默分析示意图。
[0030]图12为棉花GhLAC4基因沉默植株和对照植株发病情况示意图。
[0031]图13为棉花GhLAC4基因沉默植株和对照植株病指统计示意图。
[0032]图14为棉花GhLAC4基因沉默植株和对照植株茎秆恢复培养示意图。
[0033]图15为棉花GhLAC4基因沉默植株和对照本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种棉花GhLAC4编码基因，其特征在于：所述棉花GhLAC4编码基因为：SEQ ID NO.2所示的蛋白质；或将SEQ ID NO.2所示的蛋白质通过一个或多个氨基酸的替换、缺失或/和插入而衍生得到的仍具有GhLAC4基因功能或活性的蛋白变体；或SEQ ID NO.3所示的核苷酸；或将SEQ ID NO.3所示的核苷酸通过一个或多个碱基的替换、缺失或/和插入而衍的序列变体。2.根据权利要求1所述的棉花GhLAC4编码基因，其特征在于：所述SEQ ID N0.2所示氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如下标签：标签残基序列Poly
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Arg5
‑
6个RRRRRPoly
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His2
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10个HHHHHHFLAG8个DYKDDDDKStrep
‑
tag II8个WSHPQFEKc
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myc10个EQKLISE...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴家和，魏太平，胡广，陈爱民，姜辉，闻甜，权永刚，常宝学，蔺怀龙，陈微林，朱清，武晓刚，田亚强，刘殷，杨恒超，
申请(专利权)人：新疆九中禾棉种有限公司，
类型：发明
国别省市：