[发明专利]一个通过相对表达量鉴别棉花纤维品质的基因及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一项功能基因的应用方法，具体为一项通过功能基因相对表达量鉴别棉花纤维品质的方法，属棉花分子育种中分子辅助选择领域。 

背景技术

新中国成立以来，我国棉花的产量和品质都得到了大幅度的提高，但品质还不尽人意，难以满足国内外市场和纺织工业的多种需求。90年代中期以后，我国棉花品质改良进入瓶颈期，虽然目标仍是在保持其他品质指标的同时，重点提高纤维强度，但由于与缺乏优异种质系和亲本材料，也缺乏创新技术，所以主要品质指标改观并不明显(郭香墨等，1999)。新疆作为我国最大的优质棉生产基地，也存在同样的问题。品质问题制约了新疆棉区作为优质棉基地的发展，由于新疆是我国主要的棉花出口基地，因此也影响我国棉花在国际上的竞争能力。随着国家高技术研究发展计划以及国家转基因研究与产业化开发项目资助棉纤维发育的基因克隆与转基因技术的研究，国内研究者已构建了棉花纤维生长发育的特异表达基因文库并开展了棉纤维细胞伸长的研究，发掘了大量的与棉花纤维发育相关的功能基因。但目前还少有棉花纤维生长发育的功能基因相对表达量和品质的关系研究的报道，更没有将棉花纤维功能基因的表达量应用于发育中棉纤维品质鉴定的实例。 

在常规育种中，育种材料或单株品质的选择主要是根据收获成熟纤维的品质检测结果，这种选择往往滞后于田间农艺性状的选择，也没有从品质形成的分子机理去选择。在育种实践中，育种家期望在田间做农艺形状选择的同时，能综合品质因子的选择。肉桂醇脱氢酶(CAD)是苯丙烷代谢途径上一个重要的基因家族，在形成细胞壁交联结构、细胞壁的延伸停止、次生壁发育起始及次生壁的发育中起重要的作用。GhCAD6基因是我们从发 育的棉纤维中克隆的一个该家族基因中重要的功能基因。在几年的研究中，我们发现在众多的基因中只有该基因的表达量与棉花纤维的次生壁发育同步，并且表达量升高的早，棉花纤维的长度短，强力低。反之，表达量升高的晚，棉花纤维的长度长，强力高。这在理论上也符合细胞壁的发育理论。因此，我们利用QuantumRNA^TM 18S内标相对定量法来研究该基因的相对表达量，因为该方法用普通的PCR仪就可以实现，并经Northern杂交证实定量结果的正确性(Fan et al.2006)，并将GhCADG基因的相对表达量应用于棉花育种中陆地棉高代材料或单株材料的品质选择中。 

发明内容

本发明的目的是利用相对表达量与棉花纤维的次生壁发育同步、并且与棉花纤维品质密切相关的功能基因GhCAD6，并通过QuantumRNA^TM 18S内标相对定量法用该基因在棉花纤维发育时期的相对表达量来鉴别陆地棉纤维品质的一种分子辅助育种的选择方法。 

实现通过相对表达量鉴别棉花纤维品质及其应用的第一个关键是与棉花纤维品质形成密切相关的功能基因。CAD(肉桂醇脱氢酶)是苯丙烷类化合物代谢途径上一个重要的基因家族，在形成细胞壁交联结构，细胞壁的延伸停止中起着重要的作用。GhCAD6基因不仅相对表达量与棉花纤维的次生壁发育同步，而且与纤维品质密切相关。 

实现通过相对表达量鉴别棉花纤维品质及其应用的第二个关键是设计基因特异引物，即选择GhCAD6基因序列有别于该基因家族保守序列的特异序列区设计引物，使扩增的基因产物只来自于GhCAD6，而不是该家族基因中其他的基因。 

实现通过相对表达量鉴别棉花纤维品质及其应用的第三个关键是选择棉纤维发育合适的时机采样来鉴别其表达量。经过对大量的棉花种质资源 及棉花高代品系在开花后5，10，15，20，25天该基因表达量的鉴定后发现，在开花后5天，10天时，GhCAD6在发育中的棉纤维的表达量在任意品种中相对均较低，此时期正值棉花纤维迅速伸长期。在开花后20天，25天时，GhCAD6在发育中的棉纤维的表达量在任意品种中相对均较高，此时期正值棉花纤维次生壁发育时期。只有在开花后15天，GhCAD6在发育中的棉纤维的表达量因棉花纤维品质表现出差异(图1)，即在开花店15天优质品质的材料GhCAD6相对表达量较低。因此，开花后15天该基因的相对表达量用来定为鉴别棉花纤维品质的时期。