[发明专利]棉纤维细胞次生壁发育相关的GhNAC1基因克隆鉴定

说明书

技术领域：

本发明涉及棉花基因。具体是一个棉纤维细胞次生壁特异表达的NAC转录因子(NAC transcription factor)基因GhNAC1的克隆与功能鉴定。

背景技术：

棉花是我国重要的经济作物，与我国2亿农民的收入和近1900万纺织工人的就业息息相关。随着纺织工业快速发展和人民生活水平不断提高，纺织工业及其相关产业对棉纤维品质的要求愈来愈高。我国皮棉总产世界第一，单产也居五大产棉国首位，但我国棉花纤维品质差，不能用作一些高附加值高质量纺织产品的生产原料。因此，我国每年需进口优质皮棉100多万吨，造成国产原棉积压。纤维品质问题已成为制约我国棉花产业可持续发展的主要障碍之一。

棉花遗传改良的最终目标是提高棉花纤维的产量和品质。棉纤维的产量和品质不仅受环境因素的影响，而且受相关基因特别是纤维特异表达基因的调控。目前，国内外除了利用常规育种手段外，还逐步运用遗传工程对棉纤维品质进行遗传改良。将优良的农艺性状，特别是纤维品质相关的优良性状引入棉花主栽品种，不仅可提高棉花产量和纤维品质，降低生产成本，而且可减轻对环境的不利影响。而该工作的开展首先依赖于对棉纤维发育相关基因及其调控元件的识别与分离。通过克隆纤维强度、细度和长度等关键功能基因和核心调控元件，分析纤维发育相关基因间的互作、基因的表达调控及表达产物的生物学功能，阐明纤维发育的分子机制，揭示棉纤维品质性状形成的遗传基础，为高效改良纤维品质提供理论依据和基因元件。高特异性功能基因的克隆与鉴定是棉纤维品质改良和分子育种的重要内容。据报道，美国、日本、澳大利亚和以色列等国家都已有大量的棉纤维发育基因的专利。

植物NAC(取NAM，ATAF1/2和CUC三个含有NAC结构域蛋白的首字母而命名)转录因子是近十年来新发现的植物特有的转录调控因子。该类转录因子作为植物基因组中最大的转录因子基因家族之一，迄今为止，已经在很多被子植物、蕨类和苔藓等物种中相继发现。其中，在拟南芥中共发现了105个NAC成员，水稻中发现了140多个成员。

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，该区域为DNA和蛋白结合域。在NAC保守结构域中包含5个亚结构域(A、B、C、D、E)，其中亚结构域A、C、D高度保守，说明其对NAC功能具有重要作用。NAC转录因子的C-端序列为转录激活功能区，该区的氨基酸序列高度多样性，共有特点是一些氨基酸如丝氨酸、苏氨酸、脯氨酸、谷氨酸重复出现的频率高。