[发明专利]一种棉花酪蛋白激酶基因及其应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域。具体涉及一种新的棉花酪蛋白激酶基因，采用反向遗传学的方法，通过对棉花高温胁迫下花药表达谱的分析，分离克隆的GhCKI基因为控制棉花花药发育的基因。本发明还涉及含有该基因或其同源基因的载体和涉及利用该基因或其功能类似物调控植物的花药发育在农业生产中的应用。

背景技术

温度是影响植物分布和生长的重要环境因素，然而随着工业化的快速发展，温室气体的大量排放，全球气候变暖的加剧，高温天气频率的增加，从而使得植物生长面临着高温胁迫的严峻挑战。一般来说，当环境温度短时升高10℃～15℃时，会对农作物产生高温胁迫，胁迫所造成的伤害与胁迫强度、持续时间、农作物种类及基因型有关(Wahid等，Heat tolerance in plants：An overview，Environm ental and Experim ental Botany.2007.61：199-223)，而农作物的生殖生长比营养生长对高温胁迫更为敏感，并且雄蕊对高温的敏感性又明显高于雌蕊(Mascarenhas等，Pollen and the heat shock response，Sexual Plant Reproduction.1996，9：370-374)。

由于许多重要农作物如水稻(Oryza sativa)，玉米(Zea mays)，番茄(Lycopersicon esculentum)，辣椒(Capsicum annuum)，棉花(Gossypium)等开花结果期都集中在夏季高温季节，所以这些农作物的生殖生长受到高温胁迫时，经济损失更为严重，因此高温引起的雄性不育受到广泛的重视。随着细胞学、生理学和分子生物学的发展，对于雄性不育的各种细胞水平的变化，生理学指标的变化以及通过分子生物学手段对相关的基因的表达都有了很大的研究进展。从细胞学上研究表明绒毡层是花药中对高温最敏感的组织，极易受高温伤害(Suzuki等，Ultrastructural study on degeneration of tapetum in anther of snap bean(Phaseolus vulgaris L.)under heat stress，Sexual Plant Reproduction.2001，13：293-299)。在生理学上，高温胁迫主要是通过影响糖代谢和内源激素含量从而影响花药的发育，番茄在开花前遇到高温时，热敏品种未成熟花粉中淀粉含量的增加受到抑制甚至减少，而成熟花粉粒中可溶性糖含量相应降低，最终引起番茄花粉生活力的降低，但耐热品种淀粉的积累量和可溶性糖含量均未受到明显影响(Pressman等，The effect of heat stress on tomato pollen characteristics is associated with changes in carbohydrate concentration in the developing anthers，Annals of Botany.2002，90：631-636)。内源激素：吲哚乙酸(indole acetic acid，IAA)和赤霉素(gibberellic acids，GAs)能促进花粉发育，脱落酸(abscisic acid，ABA)则抑制花粉发育(Tang等，Possible correlation between high temperature induced floret sterility and endogenous levels of IAA，GAs and ABA in rice(Oryza sativa L.)，Plant Growth Regulation.2008，54：37-43)。在分子生物学方面，主要是集中于热激蛋白的研究，热激蛋白(heat shock proteins，HSPs)是生物体遇到高温时迅速合成的一类蛋白质，在生物体对抗高温胁迫中起重要作用。但当花粉不能有效的响应高温从而合成不够量的HSPs时，其不能有效的对抗高温胁迫，从而使花粉在高温下丧失生活力(Young等，Developmental and thermal regulation of the maize heat shock protein，HSP101，Plant Physiology.2001，127：777-791)。