一种棉花抗旱相关基因GhDT2及其应用制造技术

本发明专利技术公开一种棉花抗旱相关基因GhDT2及其应用，属于生物技术应用领域。本发明专利技术涉及的GhDT2基因，其编码一个NAC转录因子。本发明专利技术提供了GhDT2在异源四倍体陆地棉遗传标准系TM

【技术实现步骤摘要】
一种棉花抗旱相关基因GhDT2及其应用


[0001]本专利技术属于生物技术应用领域，涉及一种棉花GhDT2基因及其应用，该基因编码一个NAC转录因子。棉花中的GhDT2基因在根中优势表达，受非生物胁迫，如：盐、旱和激素显著诱导表达。通过农杆菌介导的遗传转化方法获得了过量表达GhDT2的转基因棉花材料。对后代纯合转基因株系苗期自然干旱鉴定，发现与转基因受体材料相比，过表达该基因可显著提高植株耐旱性，表明该基因在棉花抗旱胁迫过程中起重要作用。

技术介绍

[0002]干旱、盐碱、低温等逆境是影响作物生长、限制作物产量提高的主要非生物胁迫因素。传统的育种方法受到选育周期长、优异种质资源缺乏等因素的制约。棉花是我国重要的经济作物，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，在世界贸易市场中也起着举足轻重的作用。近年来，抗虫棉的推广及应用、棉花抗黄萎病、枯萎病的基因工程等研究大大降低了生物胁迫对棉花的影响，而非生物胁迫下抗性分子机制研究及基因工程生产利用相对较少。因此，发掘耐旱关键基因资源，利用基因工程、分子育种等手段，结合传统育种技术创制抗逆优异种质资源，培育高产、优质、多抗新品种，提高其广适性和耐逆水平，是提高作物耐旱性的主要途径之一。
[0003]NAC转录因子在植物中数目众多，是非常重要的一类转录因子，广泛参与植物的生长发育与胁迫应答反应。1997年Aida等首先报道了NAC结构域，发现在矮牵牛NAM基因、拟南芥ATAF1/2和CUC2基因编码蛋白的N端包含一段保守的氨基酸序列，取三基因首字母命名为NAC。第一个NAC转录因子是由Souer等从矮牵牛中克隆得到的，随后在拟南芥、水稻、小麦、大豆等物种中相继发现。目前在拟南芥中共发现了105个NAC成员，而水稻中则发现了75个。在NAC转录因子中，最主要的结构特点是各成员的N端含有高度保守的NAC结构域。NAC结构域由高度保守的约150个氨基酸残基组成，该区域可以结合DNA 和其它蛋白。C端是转录激活功能区，具有高度的多样性，该端的共同特点是一些简单氨基酸重复出现的频率较高，同时富含丝氨酸、苏氨酸、脯氨酸、谷氨酸等氨基酸。
[0004]通过转基因的方法已经证明NAC转录因子在非生物胁迫抗性中具有重要作用，其中，最主要的发现来自于水稻转基因的研究。华中农业大学熊立仲教授研究小组克隆了一个水稻抗旱耐盐基因SNAC1，该基因是NAC类型的转录因子，其主要在气孔的保卫细胞中被诱导表达，干旱胁迫时促进气孔关闭，但是并不影响光合速率，因而抗旱性显著提高，在生殖生长期严重干旱的情况下，超量表达SNAC1的转基因植株坐果率较对照提高22％～34％；在营养生长期，转基因植株也表现出很强的抗旱性。Jeong等人研究表明，在水稻根部特异表达蛋白OsNAC10能够提高水稻的抗旱特性，同时能够明显提高其在干旱条件下的产量。Tran等采用酵母单杂交技术从拟南芥中分离到3个不同的NAC基因(ANAC019、ANAC055和ANAC072)，它们的表达受干旱、高盐和ABA的诱导，超量表达能显著增强转基因植株的耐旱能力。而且，ANAC072(RD26)参与ABA介导的逆境信号传导途径，超量表达RD26能显著增强转基因植株对ABA的敏感性，同时发现ABA和逆境因子诱导的基因在转基因植株中也被上调表
达，抑制表达RD26则相反。最近，Xue等人在小麦中将TaNAC6基因进行了高表达，结果表明，转基因小麦具有更强的抗旱能力，并且其产量也显著提高。以上结果表明，在农作物中过量表达NAC类转录因子，能够在不影响生长状况及产量的前提下显著提高其非生物胁迫抗性，这对农作物的遗传育种研究具有重要意义。
[0005]胁迫诱导的基因调控涉及依赖ABA和不依赖ABA两条途径，NAC转录因子可能在这两种类型的途径中都具有作用。植物细胞感受到外界环境的非生物胁迫后，通过蛋白激酶、磷酸酯酶等信号传导路径将胁迫信号传导至细胞核内，NAC转录因子在受到信号刺激后其生物活性发生变化，激活下游基因的表达。这些下游基因的表达产物能够保护细胞免受非生物胁迫的伤害，从而使植物表现出对非生物胁迫的抗性和适应性。NAC转录因子在该过程中具有重要的转录调控作用。
[0006]棉花是世界性重要的经济作物，棉纤维是重要的纺织原料。孟超敏等在2009年最先克隆了6个陆地棉NAC基因，并对其进行了报道和分析，结果表明，GhNAC2、GhNAC4和GhNAC6三个基因可能参与了依赖ABA信号转导途径，响应干旱、高盐和低温胁迫过程。黄耿青等人从陆地棉EST数据库中鉴定出了73个NAC基因，并报道其中7个基因在根发育过程中参与ABA信号响应过程。随后，中国农业科学院棉花研究所Shah等人从陆地棉中克隆了71个NAC基因，分析了这些基因的表达模式及对胁迫和激素的响应过程以及在叶片衰老过程中的表达变化，为进一步分析陆地棉NAC基因的功能及作用机制奠定了坚实的基础。虽然NAC基因已经成为近几年棉花非生物胁迫抗性研究的热点，但到目前为止仍未见利用NAC基因来提高棉花非生物胁迫抗性的研究，对NAC基因在棉花抗逆过程中的作用机制也知之甚少。本研究发现一个在棉花根中优势表达的NAC转录因子，通过转基因技术在棉花中过量表达，可显著提高棉花的抗旱性，定名该基因为GhDT2。为提高棉花抗逆基因工程提供重要的候选基因。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是提供棉花GhDT2基因在提高棉花抗旱性及培育抗旱性提高的棉花新种质中的应用。通过农杆菌介导的遗传转化方法获得了GhDT2过表达和干扰表达转基因棉花材料。对后代纯合转基因株系苗期自然干旱鉴定，发现与转基因受体材料相比，过表达该基因可显著提高植株耐旱性。以此基因为靶基因，通过转基因等基因工程方法，过量表达GhDT2基因，培育生长发育良好，且抗旱性显著提高的棉花新种质并在生产上应用。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供一种提高棉花抗旱性的方法。
[0009]本专利技术的又一目的在于提供一种棉花GhDT2基因，并提供该基因在异源四倍体陆地棉TM
‑
1中的全长ORF核苷酸序列和氨基酸序列。
[0010]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0011]如SEQ ID NO.1所示的GhDT2基因在提高棉花抗旱性或/和培育棉花新种质中的应用。
[0012]上述的应用，其在于：将所述的GhDT2基因过量表达到棉花中提高了抗旱性。以所述的GhDT2基因为靶基因，通过过量表达技术等基因工程方法，在棉花中过量表达GhDT2基因，培育生长发育正常，且抗旱性显著提高的棉花新种质并在生产上应用。
[0013]一种提高棉花抗旱性的方法，在棉花中过量表达核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示
的GhDT2基因。
[0014]一个能显著提高棉花抗旱性的GhDT2基因，该基因具有如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列；
[0015]由上述GhDT2基因编码的蛋白，该蛋白具有如SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列。
[0016]含有上述GhD本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.如SEQ ID NO.1所示的GhDT2基因在提高棉花抗旱性或/和培育抗旱性提高的棉花新种质中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：以所述的GhDT2基因为靶基因，通过基因工程方法，在棉花中过量表达GhDT1基因，培育抗旱性显著提高的棉花新种质并在生产上应用。3. 一种提高棉花抗旱性的方法，其特征在于：在棉花中过量表达核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示的GhDT2基因。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：郭旺珍，金暄翔，张大勇，尚小光，朱国忠，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：