[发明专利]棉花黄萎病抗病相关基因GhVdr2及其应用

说明书

一、技术领域

本发明提供了一个棉花黄萎病抗性相关基因GhVdr2及其应用，涉及植物基因克隆以及功能分析，属于植物基因工程领域。用于通过植物基因工程技术改善植物抗病性和其他有益生产性状。

二、背景技术

黄萎病是棉花生产中的最主要病害之一，广泛分布于世界各产棉国。由于是土壤传播的维管束病害，防治难度较大，到目前为止，尚未有特效的防治药剂，只能依靠种植抗病品种为主的综合防治措施，但目前我国棉花品种的抗病性只能达到耐病水平，致使该病在环境条件合适的情况下连续流行危害。我国90年代育成近100个抗病品种，大多数抗枯萎病较好，而抗黄萎病较差。从1998年开始推广应用转基因抗虫棉，到2006年，通过国家审定的转基因抗虫棉品种共40个，其中达到高抗枯、黄萎病的品种仅有冀杂1号、邯5158、中植棉2号，而这3个品种的抗黄萎病性仅为低抗病且接近耐病（朱荷琴，吴征彬，邹奎．国家棉花品种区域试验棉花抗枯黄萎病鉴定技术实施方案．中国棉花，2007，34（11）：9-10）。另外，由于黄萎病病菌的生理小种变异很快，常导致抗病品种因“丧失”抗性而被淘汰，因此针对性地选育持久抗性品种应为黄萎病抗性育种的发展趋势。

抗黄萎病资源缺乏，是棉花抗黄萎病育种的主要限制。我国现存棉花品种资源中高抗黄萎病的资源多为海岛棉（马存，简桂良，孙文姬. 我国棉花抗黄萎病育种现状、问题及对策. 中国农业科学, 1997, 30(2): 58-64）。海岛棉抗黄萎病性能虽好，却由于生育期长，产量低而不能直接利用，而陆地棉栽培品种中对黄萎病达到高抗的材料很少，并且相应的农艺性状不是很理想。常抗棉（Gossypium  hirsutum L.）是我国江苏省常熟地区选育的抗落叶型黄萎病棉花品系，该品种属中熟陆地棉类型，在田间表现高抗黄萎病。但是由于其农艺性状差，结铃率低，生产上不能直接利用（王红梅, 张献龙, 李运海等. 陆地棉黄萎病抗性遗传分析.棉花学报, 2004, 16(2):84-88）。

利用传统育种方法进行抗黄萎病育种工作中，由于要打破不利基因连锁，实现有利基因的重组，就要进行大量品种间的杂交，甚至是远缘杂交，再进行多代回交和定向选择等育种方法，这需要很长时间和巨大的工作量。

棉花转基因方法的不断成熟完善为转基因育种提供了重要的保证，通过多基因转化或聚合育种，将多个抗性基因转化得到可以应用于育种的核心种质，可以大大加快育种进程，是未来抗病育种的一个长期趋势。

目前应用于转基因黄萎病抗性育种的基因主要有以下几类，一是将一些防卫相关基因如几丁质酶、葡聚糖苷酶、葡萄糖氧化酶、天麻抗真菌蛋白、抗菌肽和脂质转运蛋白等转入棉花（吴家和等，2004；程红梅等，2005；Rajasekaran K，et al，2005；齐俊生等，2005；Zhu Hq，et al. Verticillium wilt resistance of a transgenic cotton line with chitinase and glucanase genes. Cotton Science, 2011, 23(1): 58-63）。Parkhi等将拟南芥的防卫相关基因NPR1转化棉花，发现转化株抗非落叶型的黄萎病，但是不抗落叶型病原菌（Parkhi V, Kumar V, Campbell LAM, et al. Expression of Arabidopsis NPR1 in Transgenic Cotton Confers Resistance to Non-defoliating Isolates of Verticillium dahliae but not the Defoliating Isolates. Journal of Phytopathology, 2010, 158(11-12): 822-825）。但是由于这些基因缺乏专一性，以及大多使用组成性启动子，因而，这些基因过量表达的同时会对农艺性状带来不利影响（Murray F, Llewellyn D, McFadden H, James Peacock. Expression of the Talaromyces flavus glucose oxidase gene in cotton and tobacco reduces fungal inf