[发明专利]棉花同源结构域转录因子基因GbHDTF1及应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程领域。具体涉及一种棉花同源结构域转录因子基因GbHDTF1的克隆及在控制 棉花黄萎病中的应用。本发明通过采用转录组测序的方法，对棉花抗黄萎病反应相关基因的转录组分析， 分离克隆的GbHDTF1基因为调控棉花抗病相关激素茉莉酸合成及响应的基因，能影响棉花对黄萎病的抗性。

背景技术

棉花黄萎病被称为棉花的“癌症”，是由大丽轮枝菌和黑白轮枝菌引起的土传真菌维管束病害。病原 菌通过棉花根部侵染，引起叶片失绿变黄，萎蔫脱落，甚至造成植株死亡，严重威胁棉花产量及纤维品质。 棉花黄萎病于1914年在美国被首次发现后，很快蔓延到世界上其他产棉国。随着1935年从美国引种棉花黄 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，对棉花常年造成减产10-20%，严重时部分地区发病高达70%（简 桂良等,Current statusand countermeasure of Verticillium 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棉花黄萎病的高效措施。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。

同源盒基因家族是一类广泛存在于各种真核生物体内的同源结构域转录因子，参与生物体的生长发育 和对环境的响应。同源盒基因编码的蛋白都包含一个由60个氨基酸组成的DNA结合区域，称为同源结构域 或同源框（Homeodomain，HD）。同源结构域在三维结构上形成3个相邻的α螺旋，其中第二个和第三个螺 旋形成一个螺旋-转角-螺旋结构。根据氨基酸序列的相似性，植物体内的同源结构域转录因子可以分为14 类（R.Derelle,P.Lopez,Homeodomain proteins belong to the ancestral molecular toolkit of  eukaryotes.Evol Dev,2007,(9):212-219）。

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.Biosynthesis and action of jasmonates in plants. Ann Rev Plant Physiol Plant MolBiol,1997,(48):355-381）。茉莉酸和乙烯（ET）参与不依赖SA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JA、ET和非寄主病原真菌（Alternaria brassicola）的诱导表达，但 不受SA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 insensitive1）突变体中表达受到抑制，这些突变体对JA和 ET是不敏感的。而Thi1.2和PDF1.2的表达模式相同。说明Thi1.2和PDF1.2参与依赖JA和ET的系统抗病途径 是不同于依赖SA的SAR途径，PDF1.2的表达需同时依赖于JA和ET(Reymond P,Farmer E E,Jasmonate and  salicylate as global signals for defense gene expression.Curr Opin Plant Biol,1998,(1): 404-411)。

虽然在拟南芥及水稻中克隆到了许多茉莉酸相关的基因，但目前对于棉花，茉莉酸合成及其详细调控 网络仍不是很清楚。本发明证明了GbHDTF1能参与调控棉花体内茉莉酸的合成以及下游信号的传递，从而 参与棉花抗黄萎病。申请人认为利用本发明的基因可通过调控激素响应来影响棉花对黄萎病菌的抗性，对 创制抗黄萎病的棉花材料具有极其重要的理论和现实意义。

发明内容