GhACY基因在提高棉花抗旱性和产量中的应用制造技术

本发明专利技术克隆了一个棉花BAHD酰基转移酶家族基因GhACY，这个基因在棉花中的功能至今未被报道。该基因在棉花生长发育期主要参与植物表皮角质蜡质的合成。棉花中过量表达该基因，可以提高棉花的抗旱性，同时提高棉花的产量。本发明专利技术为棉花基因工程育种提供了一个有潜力的候选基因，为棉花分子育种提供了抗旱种质材料。料。料。

【技术实现步骤摘要】
GhACY基因在提高棉花抗旱性和产量中的应用


[0001]本专利技术涉及棉花抗逆性基因筛选及应用
，更具体的说是涉及GhACY基因在提高棉花抗旱性和产量中的应用。

技术介绍

[0002]棉花(Gossypium spp.)是重要的经济和油料作物，是天然纤维的主要来源，经济价值高，栽培面积广，分布于全世界超过1/3的国家和地区。然而，随着气候变暖、生态环境恶化等一系列环境问题的频发，干旱灾害影响面积的持续扩大对棉花种植产生了巨大的影响。因此，旱区植棉问题的解决迫在眉睫。
[0003]干旱胁迫对于棉花整个生长发育过程的危害位于所有非生物胁迫的首位，超过其他非生物胁迫损失量的总和。挖掘棉花抗旱耐旱基因，创制棉花抗旱耐旱新种质，是棉花生物育种的一个主要攻关方向。
[0004]植物地上部分器官的表皮细胞通常覆盖一层脂质多聚体化合物，称为角质层。这一疏水层包括表面蜡质层和其基底部的角质成分。角质层通常覆盖在表皮细胞壁的外面并延伸到细胞壁多糖区域，为植物细胞壁提供重要的屏障作用，可控制植物的失水、气体交换，抵御病虫侵害。角质层和软木脂主要由长链脂肪酸衍生物通过酯酰键连接而成(统称为多聚酯，Polyesters)，细胞壁多聚酯(角质层和软木脂)以及其他胞壁组分中的酚类物质主要来源于苯丙烷代谢途径。苯丙烷代谢形成的中间代谢前体通常可转化成相应的与辅酶A连接的酰基活性形式，然后通过酶促反应进一步整合到不同细胞壁组分的合成前体上，这一整合过程依赖芳香族酰基转移酶的催化作用。在高等植物中BAHD酰基转移酶家族成员具有广泛的生物学功能，它们利用酰基辅酶A作为底物，参与催化许多代谢反应，尤其是植物次生代谢的反应。
[0005]棉花及棉纤维生长发育过程中，存在各种次生代谢活动，其中酰基化是棉花次生代谢的一个非常重要的过程，受酰基转移酶的作用。GhACY(acyltransferase)基因是一个在棉纤维快速伸长期高表达的基因，GhACY蛋白含有HXXXD和DFGWG这两个BAHD家族基因特有的序列元件，推测其属于BAHD家族的酰基转移酶。
[0006]因此，如何挖掘GhACY基因的功能，并将其应用于棉花抗旱和增产中是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术公开了GhACY基因在提高棉花抗旱性和产量中的应用。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]GhACY基因在提高棉花抗旱性和产量中的应用，其中，所述GhACY基因的cDNA序列如SEQ ID NO.1所示。
[0010]GhACY蛋白在提高棉花抗旱性和产量中的应用，其中，所述GhACY蛋白序列如SEQ ID NO.2所示。
[0011]与SEQ ID NO.2所示的序列具有相同功能，且通过取代缺失或增加一个或多个氨基酸而获得的序列；或，与SEQ ID NO.2所示的序列具有相同功能，且N端或C端连接标签得到的融合蛋白质在提高棉花抗旱性和产量中的应用。
[0012]与SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列杂交且编码SEQ ID NO.2所述蛋白质的DNA分子；或，与SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列具有90％以上的同一性且编码SEQ ID NO.2所述蛋白质的DNA分子；或由SEQ ID NO.1所示的序列通过取代、缺失或增加核苷酸而获得的序列；或由SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列产生不同的转录本或者同源基因序列在提高棉花抗旱性和产量中的应用。
[0013]包含SEQ ID NO.2所示序列的重组载体、表达盒、重组菌、重组细胞在提高棉花抗旱性和产量中的应用。
[0014]包含上述所述的序列的重组载体、表达盒、重组菌、重组细胞在提高棉花抗旱性和产量中的应用
[0015]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术通过正向遗传学手段，在棉花中过量表达该基因，获得了GhACY基因高表达的转基因植株。通过对后代材料的纯合选育及表型观察发现，棉花中过量表达GhACY基因，后代材料植株表面蜡质明显增多，转基因材料抗旱性明显增强。田间连续3代的实验结果表明，过量表达GhACY基因的棉花结铃数显著高于对照，产量明显增加。纤维品质检测结果表明，转基因材料在纤维长度、纤维整齐度、伸长率、断裂比强度等方面与对照无明显差异，但是马克隆值与对照相比都显著降低，纤维品质较对照明显改良。综上结果，棉花中过量表达GhACY基因，不仅可以显著提高棉花产量，同时对棉纤维马克隆值的改良也起重要的作用，GhACY基因可以作为棉花分子育种一个有潜力的候选基因。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0017]图1附图为棉花GhACY和拟南芥AtDCR基因编码氨基酸序列比较，方框表示HXXXD和DFGWG两个BAHD蛋白保守结构域；
[0018]图2附图为T0代转基因株系中GhACY基因的表达量分析；
[0019]图3附图为T1代转基因株系中GhACY基因的表达量分析；
[0020]图4附图为野生型和过量表达GhACY基因植株叶片蜡质晶体扫描电镜观察图；
[0021]图5附图为过量表达GhACY基因植株与野生型植株失水状态图；
[0022]图6附图为过量表达GhACY基因棉花叶片与野生型叶片失水速率比较图；
[0023]图7附图为过量表达GhACY基因棉花棉花与野生型棉花抗旱能力比较图；
[0024]图8附图为过量表达GhACY基因棉花单株结铃数分析图。
具体实施方式
[0025]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0026]实施例1克隆棉花GhACY基因
[0027]根据NCBI数据库中GhACY基因的cDNA序列设计引物，从陆地棉R15的叶片中分离到该基因的cDNA序列，测序并经序列比对，所获得的GhACY序列与NCBI数据库登录的序列100％相同。同时我们从陆地棉R15叶片DN A中扩增到该基因的基因组DNA序列并进行比对，发现该基因不含内含子。GhACY基因全长1356bp，编码451个氨基酸。序列分析表明，该基因与拟南芥DCR(defective in cuticular ridges，At5g23940)基因相似性达69％(图1)，该基因氨基酸序列中包含植物BAHD家族成员的保守结构域HXXXD和DF GWG，表明GhACY属于BAHD家族成员，参与棉花体内酰基化的次生代谢过程。拟南芥中DCR本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.GhACY基因在提高棉花抗旱性和产量中的应用，其中，所述GhACY基因的cDNA序列如SEQ ID NO.1所示。2.GhACY蛋白在提高棉花抗旱性和产量中的应用，其中，所述GhACY蛋白序列如SEQ ID NO.2所示。3.与SEQ ID NO.2所示的序列具有相同功能，且通过取代缺失或增加一个或多个氨基酸而获得的序列；或，与SEQ ID NO.2所示的序列具有相同功能，且N端或C端连接标签得到的融合蛋白质在提高棉花抗旱性和产量中的应用。4.与SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列杂交且编码SEQ ID NO.2所述蛋白...

【专利技术属性】
技术研发人员：上官小霞，杨琴莉，
申请(专利权)人：山西农业大学棉花研究所，
类型：发明
国别省市：