[发明专利]一种棉花促丝裂原活化蛋白激酶基因GhMAPK6及其应用

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种棉花促丝裂原活化蛋白激酶基因GhMAPK6的克隆、重组及在提高转基因烟草产量方面的应用，属于分子生物学和生物技术领域。

(二)背景技术

随着世界人口的不断激增，人们对粮食的需求也在急剧增加。同时人类对资源环境的肆意开发，生态平衡逐渐遭到破坏，粮食生产也受到很大影响。在我国，经济水平的不断提高及城市化、工业化进程的不断加快，农业人口及可用耕地面积所占比例正逐年下降，因此，如何提高粮食产量来满足人们日益增长的基本生活物质需求是人们当前亟待解决的问题。

传统的提高粮食产量的方法有扩大种植面积、改善栽培管理技术、田间套种、选育优良品种等。由于人们对土地资源的不断开发，可耕地面积逐年下降，通过扩大种植面积提高作物产量已不再是行之有效的方法。而通过改善栽培管理技术提高作物产量往往收效甚微。目前提高作物产量的方法主要是选育优良品种，结合先进的栽培管理技术。传统的选育方法主要是将杂交选育与形态改良相结合，利用杂交优势来选育新品种。如三系杂交水稻的选育。然而由于种间不亲和性的限制，许多种间高产性状无法通过杂交选育的方式得以充分利用。另外，传统的选育方法具有育种周期长，工作量大，成本高等缺点。因此，应用传统育种方法来提高作物产量在一定程度上受到限制。随着近代分子生物学与基因工程技术的飞速发展，通过转基因技术与传统选育方法相结合来选育新品种已经成为一种行之有效的方法。转基因技术具有快速、高效等优点，一方面可以大大缩短选育新品种的周期，另一方面能克服种间的生殖隔离障碍，实现种间遗传物质交换，将种间优良基因充分挖掘和利用。此外，利用转基因育种技术可针对性的改良作物性状，以达到提高作物产量的目的。

在我国，棉花是除粮食以外最为重要的经济作物。早在1995年，我国就通过转基因技术成功培育出Bt抗虫棉，其推广应用使得棉花产量大幅度提高，极大的推进了棉花产业的发展。但近年来，我国棉花的消费需求正呈持续快速增长趋势。相关资料表明，我国国内棉花资源已不能满足棉纺织业的需求，只能通过进口来达到供求平衡。因此加速提高棉花产量是十分必要的。通过基因工程技术的手段研究棉花中影响产量的基因的功能，对于棉花产量性状的遗传改良具有非常重要的现实意义。然而，目前关于棉花产量性状的研究多集中于产量相关性状的QTL定位及聚类分析方面，对于棉花产量相关基因的研究应用很少。

MAPK级联途径是真核生物中进化极为保守的细胞信号转导途径。研究表明，植物中MAPK参与细胞分裂、生长发育、胁迫反应等过程，如Ma等(2009)通过对烟草BY-2细胞的研究发现，MAPK主要在细胞分裂中期，通过激活大量与细胞周期进程相关的底物来调节成膜体中细胞板的形成以影响细胞周期进程。而Jens等人(2010)通过对模式植物拟南芥的研究进一步证实，MAPK在细胞分裂过程中所具有的重要作用，并指出MAPK6在拟南芥早期根的生长发育阶段通过影响细胞分裂来影响根的发育。另外有研究表明，植物中一些MAPK能够参与生长素信号途径，从而调节植物生长发育过程。然而，目前关于棉花MAPK与产量关系方面的研究很少，国内外尚没有关于利用棉花MAPK提高作物产量的报道。

本发明中，我们用常规方法在棉花(Gossypium hirsutum L.)(鲁棉22)中克隆得到一个MAPK基因，构建真核表达载体后转入本生烟(Nicotiana benthamiana)，使之高效表达。研究发现，转基因烟草植株产量较非转基因烟草植株显著提高，表现为叶片面积增大、分蘖数增多、果荚数增加、结实率提高。因此，利用该基因在增加产量方面的特性，通过基因工程手段改善作物产量性状，提高作物产量具有重要的现实意义。这一策略的应用不仅能为植物产量性状的改良提供新的基因源，而且对于培育其它可提高产量的种质材料提供了理论基础。

经检索，国内外文献和专利中尚没有关于该棉花产量相关基因GhMAPK6的报道。

(三)发明内容

本发明的目的旨在提供一种可提高棉花产量的相关基因GhMAPK6，同时提供一种该基因在提高转基因烟草产量方面的应用，并应用于生产其它可提高产量的转基因植物。

本发明中提供的核苷酸序列来自棉花。

本发明利用同源克隆和RACE技术获得了棉花产量相关基因GhMAPK6，其基因序列如SEQ.ID.NO.1所示，蛋白质氨基酸序列如SEQ.ID.NO.2所示。具体方法如下：