异常棉富亮氨酸重复类受体激酶基因的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种异常棉(Gossypium anomalum)富亮氨酸重复类受体激酶基因的应用，该基因由3885个碱基组成，自5

【技术实现步骤摘要】
异常棉富亮氨酸重复类受体激酶基因的应用


[0001]本专利技术属于生物
，具体涉及异常棉富亮氨酸重复类受体激酶基因的应用。

技术介绍

[0002]早在20世纪初人们就意识到利用野生资源可以补偿现代育种失去的优异等位基因，但是种间生殖隔离限制了野生资源在育种中的利用。杂种致死(Hybrid lethality)或称为杂种劣势(Hybrid weakness)和杂种衰退(Hybrid breakdown)是两种主要的受精后生殖隔离类型。其中杂种致死或杂种劣势发生在F1代，表现出植株死亡、不育、矮小以及生活力下降等；而有些种间杂交能产生正常的杂种F1，然而其F2代的植株往往表现劣势或者致死，这种现象称为杂种衰退。阐明生殖隔离背后的机制可以为传统作物育种打破生殖障碍，促进种间基因组的交换，将有利于促进野生种优异性状在现代育种中的应用。
[0003]杂交致死的遗传模式符合Bateson
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Dobzhansky
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Muller种间杂交不亲和性模型。杂交致死包括两种类型，杂种致死和杂种衰退。杂种致死表型发生在F1代，由一对或者两对显性基因控制；而杂种衰退则在F2代表现，由一对或者两对隐性基因控制。现有研究已对杂种致死(Zuellig et al.，2018；Jia et al.，2021；Li et al.，2021；Si et al.，2021a；Tezuka et al.，2021；Zhang et al.，2022)和杂种衰退(Yamamoto et al.，2007；Jiang et al.，2008；et al.，2017；Yoneya et al.，2021)相关基因在不同物种中进行了基因定位，部分基因已经被图位克隆。Alcazar等(2010)发现编码一种类受体激酶SRF3(Strubbelig receptor family 3)基因的等位变异决定了拟南芥种间的遗传不亲和性。拟南芥中编码富含亮氨酸重复序列的NLR蛋白DM1(DANGEROUS MIX 1)和DM2d(Bomblies et al.，2007；Chae et al.，2014)以及DM10和DM11(Barragan et al.，2021)的上位性互作造成了F1杂种致死。Chen等(2013)证实Hwil(Hybrid weakness 1)基因座上的两个富含亮氨酸重复序列类受体激酶(LRR
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RLK)基因和Hwi2位点编码的一种分泌型的类枯草杆菌蛋白酶(Sublitisin
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likeproteases)决定了水稻种间杂种劣势。Deng等(2019)证实了富亮氨酸重复序列(CC
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NLR)基因是Le4位点的编码基因，决定了海岛棉和陆地棉的种间杂交致死。Si等(2021)发现小麦中编码CC
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NLR蛋白的基因Ne2诱导了小麦的杂交致死。上述研究表明，这些成对有害的上位性互作通常为编码受体激酶(Receptor kinase，RK)或NLR免疫受体家族的成员。
[0004]杂交将来自不同基因组的遗传物质组合在一起。杂交种中的遗传相互作用可以产生有益的表型，称为杂种优势。相反，这种相互作用可以导致有害的表型，如杂交致死。这种“遗传不亲和性”首先在菜豆中被发现，幼苗表现出类似大豆花叶病毒感染症状(Burkholder et al.，1926)。Kostoff等(1930)发现坏死的烟草杂种幼苗表现出对病原体反应相似的症状，首次提出了基因不亲和性涉及植物免疫系统的观点。随着生物化学和分子生物学快速发展，证实杂交致死是在没有外部病原体感染的情况下激活自身免疫造成免疫系统紊乱(Li et al.，2021)。杂交致死典型的特点是PCD的过程(Wan et al.，2021)。自
身免疫系统的激活的结果提高了植物对外源病原物的抵御能力。Bomblies等(2007)研究发现拟南芥杂交坏死的症状类似于超敏反应，许多参与防御相关的基因被转录诱导，致死植株表现出较强的霜霉病抗性。Chen等(2014)研究发现具有杂种弱势表型的水稻植株表现出对白叶枯病抗性的增强。因此，推测杂交致死相关基因与抗病性状之间可能存在功能相关性(xiao et al.，2021)。
[0005]LRR
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RLK由N端胞外结构域感受胞外信号并将信息经跨膜区传递至C端胞内激酶结构域，使其发生磷酸化或去磷酸化等反应，开启或关闭下游靶蛋白(Lehti
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shiu et al.，2012)。LRR
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RLK胞外区的显著特点是含有串联排列的LRRs结构域，由20
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30个重复的氨基酸组成，LRR的三级结构形成新的α螺旋/β折叠，参与蛋白质间的相互作用，这种作用机制是细胞分子识别过程的基础。胞外LRR的多样性使得LRR
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RLK能够特异地识别不同配体分子，从而正确传递不同的胞外信号。LRR
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RLK成员在调控植物抗病方面具有十分重要的作用(Wang et al.，2018)。LRR
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RLK对细胞外空间发现的多种病原体来源的分子做出反应，植株自身的免疫系统通常会采用模式触发免疫(PAMPs
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triggered immunity，PTI)启动防卫反应，实现对病原物的基础抗性。由于植物信号转导途径的复杂性和不同蛋白之间的互补功能，目前关于LRR
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RLK互作的配体分子以及复杂的信号通路的报道还不多。拟南芥BAK1(BRI1 associated receptor kinase 1)典型的LRR型类受体激酶。BAK1识别细胞膜表面的模式识别受体，将免疫信号以磷酸化的方式通过MAPK级联触发PTI(Wu et al.，2020)。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一个异常棉富亮氨酸重复类受体激酶基因(GoanoHBD1)，所述基因能引起陆地棉植株的致死表型，并能赋予棉花黄萎病和枯萎病抗性。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取如下技术方案：
[0008]一个异常棉富亮氨酸重复类受体激酶基因(GoanoHBD1)，其基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。所述异常棉富亮氨酸重复类受体激酶基因(GoanoHBD1)来自于棉属野生种异常棉。
[0009]上述异常棉富亮氨酸重复类受体激酶基因(GoanoHBD1)编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。
[0010]其中，序列中的SEQ ID NO.1由3885个碱基组成，自5
’
端第1位碱基为转录起始位点，至第3885位碱基为转录终止位点，完整编码框为3885个碱基，编码1294个氨基酸，分子量为323.48KD，等电点为4.58。
[0011]上述异常棉富亮氨酸重复类受体激酶基因(GoanoHBD1)序列的获得方法为：提取棉属野生种异常棉叶片组织RNA，反转录获得cDNA为模板，使用F：TC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.异常棉富亮氨酸重复类受体激酶基因GoanoHBD1在引起棉花植株致死表型中的作用，其特征在于，所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.异常棉富亮氨酸重复类受体激酶基因GoanoHBD1在赋予棉花黄萎病和枯萎病抗性方面的应用，其特征在于，所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。3.一种植物育种方法，其特征在于，所述方法为以下(1)或(2)：(1)通过增加目的植物中GoanoHBD1蛋白的活性，获得抗黄萎病和枯萎病强于目的植物的植株；(2)通过促进目的植物中GoanoHBD1基因的表达，获得抗黄萎病和枯萎病强于目的植物的植株...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏，徐剑文，郭琪，徐珍珍，沈新莲，陈祥龙，
申请(专利权)人：江苏省农业科学院，
类型：发明
国别省市：