一个同时改良棉花纤维长度、强度、伸长率的ROPGEF基因及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一个同时改良棉花纤维长度、强度、伸长率的ROPGEF基因及其应用。该基因基因组序列为：SEQ ID NO.2；基因GHLSF的基因组序列包含一个碱基C的删除，位于基因组序列的1988

【技术实现步骤摘要】
一个同时改良棉花纤维长度、强度、伸长率的ROPGEF基因及其应用


[0001]本专利技术属于生物技术应用领域，涉及一个与棉花纤维长度、纤维强度、纤维伸长率均相关的ROPGEF家族基因及应用。

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 ploymorphism，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]ROPGEF家族是植物所特有的，能够特异性催化Rops，使其由GDP结合的非活跃形式转化为GTP结合的活跃形式，从而调控植物的生长发育和抗逆反应。ROPGEF家族含有保守的PRONE结构域，还有一个可变的N端和C端，研究显示，只有保守的PRONE结构域对植物的ROP蛋白有催化作用。目前在拟南芥中有大量研究表明ROPGEF家族的基因可以调控植物组织的极性生长，如根毛突起和伸长，花粉管的伸长等(张志伟，2019)。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一个ROPGEF家族基因Long Strong Fiber(GHLSF)。全基因组关联分析结果表明该基因与棉花纤维长度、纤维强度和纤维伸长率这三个重要的纤维品质性状均密切相关。
[0006]本专利技术的另一目的是提供该基因的应用。
[0007]本专利技术的目的可通过如下技术方案实现：
[0008]一个同时改良棉花纤维长度、强度、伸长率的ROPGEF基因，该基因是ROPGEF家族基因GHROPGEF5包含一个碱基C的删除形成的，位于基因编码区序列的1988bp
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1990bp位置处，该位点原有的碱基的缺失导致对应的蛋白质提前终止，该基因的基因组序列为：SEQ IDNO.2；并且ROPGEF基因(基因型为TCA)的棉花品种的纤维长度，纤维强度，纤维伸长率等纤维品质性状均显著高于GHROPGEF5基因(基因型为TCC)的棉花品种。有意思的是，很多新疆培育的品种单倍型为TCC，表明本专利技术提供的ROPGEF基因有很大的利用价值。
[0009]本专利技术所述的基因GHLSF在鉴定优质纤维品质陆地棉品种中的应用。具体地，通过鉴定棉花中前述同时改良棉花纤维长度、强度、伸长率的ROPGEF基因的基因型，其中基因组序列的1988bp
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1990bp位置上的碱基为TCA的棉花鉴定为优质纤维品质陆地棉品种。
[0010]本专利技术所述的基因GHLSF在改良棉花纤维品质性状中的应用。具体地，可以通过基因工程及杂交设计的手段将含有优质单倍型TCA的基因转入棉花品种中以提高棉花品质，也可以将单倍型TCC中的位点进行定点突变，改造成优质单倍型从而培育优质纤维棉花新品种。
[0011]本专利技术所述的转录因子基因GHLSF在通过基因工程手段培育棉花优质纤维新品种中的应用。
[0012]一种筛选优质棉花品种的方法，检测棉花中染色体A10上A10:112656815
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A10:112656817位点的基因型，选择基因型为TCA的的棉花即为优质纤维棉花品种。
[0013]进一步地，检测基因型的引物具体为：上游引物为：SEQ ID NO.5，下游引物为：SEQ IDNO.6。
[0014]进一步地，基因型为TCA的棉花表达前述同时改良棉花纤维长度、强度、伸长率的ROPGEF基因，该基因中基因组序列的1988bp
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1990bp位置上的碱基为TCA。基因型为TCC的棉花表达ROPGEF家族基因GHROPGEF5，基因中基因组序列的1988bp
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1990bp位置上的碱基为TCC。
[0015]本专利技术的优点表现在：
[0016]本专利技术通过棉花MAGIC(多亲本高世代重组自交群体)的重测序和全基因组关联分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一个同时改良棉花纤维长度、强度、伸长率的ROPGEF基因，其特征在于，该基因的基因组序列如SEQ ID NO.2所示。2.权利要求1所述的ROPGEF基因在鉴定优质纤维陆地棉品种中的应用。3.权利要求1所述的ROPGEF基因在改良棉花品质性状中的应用。4.权利要求1所述的ROPGEF基因在通过基因工程手段培育棉花优质纤维新品种中的应用。5.一种筛...

【专利技术属性】
技术研发人员：张天真，李宜谦，史卓琳，司占峰，方磊，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：