[发明专利]棉花硬脂酰去饱和化酶GbSSI2基因及应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域。具体涉及一种棉花硬脂酰去饱和化酶基因GbSSI2的克隆及在控制棉花抗黄萎病中的应用。本发明采用比较蛋白组学的方法，通过对棉花抗黄萎病反应基因蛋白谱的分析，分离克隆的GbSSI2基因为调控棉花抗病相关激素水杨酸和茉莉酸合成及响应的基因，该基因能影响棉花对黄萎病的抗性。

背景技术

棉花黄萎病是通过根部侵染的上传真菌维管束病害，病原菌侵染后会引起棉花叶片失绿变黄，萎蔫脱落，严重时常造成植株死亡，严重威胁棉花产量及纤维品质。棉花黄萎病被称为棉花的“癌症”，于1914年在美国被首次发现后，很快蔓延到世界上其他产棉国。1935年随着从美国引种棉花黄萎病传入中国，20世纪50～60年代在部分省份造成危害，20世纪90年代后，该病已经蔓延到全国各棉区，是目前危害我国棉花生产的主要病害之一，对棉花常年造成减10-20％，严重时部分地区发病高达70％(简桂良等，2003.Current statusand countermeasure ofVerticillium wilt of cotton in China.中国棉花，2003，(3)：13-14)。近年来棉花黄萎病在我国发生日趋严重，特别是在黄河流域和新疆等主要棉产区大面积发生。长期的植物生产实践表明选育和种植抗病棉花品种是防治黄萎病的高效措施。但由于陆地棉抗黄萎病资源缺乏及田间抗病性鉴定结果受多种环境因素影响，传统育种方法选育抗黄萎病品种进展缓慢，因此生产上还没有高抗棉花黄萎病的品种大面积推广应用。

SSI2基因广泛存在于植物体内，编码一种硬脂酰ACP去饱和酶(S-ACP-DES)，是可溶性饱和脂肪酸(FA)去饱和酶家族的成员之一，是调控细胞内去饱和脂肪酸的重要酶类。S-ACP-DES能将饱和脂肪酸硬脂酸(18:0)去饱和化为油酸(18:1)。拟南芥ssi2突变体由于缺失了S-ACP-DES，饱和脂肪酸硬脂酸(18:0)大量积累，ssi2突变体植物表现出植物的防卫反应增强(Kachroo，P.，2001，A fatty acid desaturase modulates the activation of defense signalingpathways in plants.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.98：9448-9453)。

水杨酸(SA)影响植物许多生理过程，包括气孔关闭、种子萌发、果实成熟以及糖酵解等，同时水杨酸在植物防御病原物的入侵中扮演着一个重要的角色。病原物侵染植物，会伴随着水杨酸含量的上升，而对植物施用外源的水杨酸会导致植物对很广谱的病原菌增强抗性(Ryals J A，et.al.1996，Systemic acquired resistance.Plant Cell，8：1809-1819)。遗传研究表明，几个抗病基因介导的防御反应的快速激活，需要水杨酸的参与，诱导局部的防御，以及建立系统获得性抗性。

茉莉酸(JA)是一种脂肪酸源的信号分子，参与了植物花粉和种子的发育，以及对伤口、臭氧、昆虫和病原微生物的防御反应(Creelman R A，Mullet J E.1997，Biosynthesis and action of茉莉酸smonates in plants.Ann Rev Plant Physiol Plant Mol Biol，48：355-381)。茉莉酸和乙烯(ET)参与水杨酸不依赖的防卫反应。在这一过程中硫素(thionin，Thi1.2，一种含半胱氨酸的植物抗病蛋白)和防卫素(defensin，PDF1.2)会被诱导表达。PDF1.2受茉莉酸、乙烯和非寄主病原真菌(Alternaria brassicola)的诱导表达，但不受水杨酸的诱导。同时发现在npr1和cpr1(constitutive PR1)突变体中及NahG转基因植株中PDF1.2的表达都不受影响，而在ein2和coi1(coronatine insensitive 1)突变体中表达受到抑制，这些突变体对茉莉酸和乙烯是不敏感的。而Thi1.2和PDF1.2的表达模式相同。说明Thi1.2和PDF1.2参与的依赖茉莉酸和乙烯的系统抗病途径是不同于依赖水杨酸的SAR(系统获得性抗性)途径的，而且在PDF1.2的表达中对茉莉酸和乙烯的需要是同时的(Reymond P，Farmer E E，1998.Jasmonate and salicylate asglobal signals for defense gene expression.Curr Opin Plant Biol，1：404-411)。