[发明专利]海岛棉跨膜蛋白基因、引物及其应用

说明书

本发明公开了海岛棉跨膜蛋白基因、引物及其应用，该基因由2315个碱基组成，自5’端第1位碱基为转录起始位点，至第2289位碱基为转录终止位点，该基因是一个全新的能赋予植物黄萎病抗性的基因，可以丰富抗病基因资源，为棉花抗黄萎病育种提供有效的新工具。并且本发明所提供的1对分子标记引物与本发明涉及的跨膜蛋白基因GbTMEM214连锁，利用该分子标记引物能够提高海岛棉GbTMEM214基因向陆地棉转育的效率和速度，能够加快棉花抗病培育的进程。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及海岛棉跨膜蛋白基因、引物及其应用。

背景技术

棉花是重要的经济作物之一，棉纤维是主要的纺织工业原料。随着可耕地面积的减少和环境的恶化，棉花生产受到多种生物和非生物因子的影响，尤其是枯、黄萎病的频繁发生给我国棉花生产造成重大损失。通过传统的育种方法已经很难满足现代农业需求，所以通过基因工程的方法来改良现有品种将是今后育种的主要方法。前人研究结果显示，棉花黄萎病的抗性机制涉及到多种信号通路和物质。在已经获得的研究结果表明，萜醛类化合物和苯丙素类化合物参与棉花对黄萎病的抗性过程。萜醛类化合物是植物体内的一类抗毒素，植物受病菌侵染后，萜醛类化合物能够快速迁移到受真菌感染并形成生殖芽的木质部导管中，然后分散到这些薄壁组织的生殖芽，形成较强的抗病性(Mace et al.，1978；Tanet al.，2000；Luo et al.，2001；Xu et al.，2004)。研究表明当棉花发育过程中受到黄萎病菌侵染两天后导管就完全堵塞，萜醛类化合物在18h内就可以检测到(Memphis et al.，1990)。苯丙素类化合物一般具有苯酚结构，是酚性物质，包括香豆素、木脂素和木质素类、黄酮类等。Naoumkina等(2010)结果表明植物体内的苯丙素类化合物在抗病过程中起关键作用。在研究棉花对黄萎病的抗性过程中，也证明了苯丙素类化合物的作用(Dubery andSmit，1997；Pomar et al.，2004；Gayoso et al.，2010)。Xu等(2011)研究表明木质素代谢在棉花对黄萎病的抗性过程中起关键作用，木质素的合成会导致细胞壁加厚，提高棉花对黄萎病的抗性。

棉花对黄萎病的抗性机制涉及多种信号通路。已经获得的结果显示，至少活性氧、水杨酸、茉莉酸、乙烯、油菜素内酯，精胺和Camalexin(Johansson et al.，2006；Gao etal.，2013；Mo et al.，2015，2016)等信号途径参与棉花对黄萎病的抗性过程。这虽然与不同研究者使用的材料和研究方法不同有关系，但更重要的是因为棉花对黄萎病抗性机制的复杂性。为探究棉花对黄萎病的抗病机制，许多研究者克隆了大量与植物抗黄萎病相关的基因。其中番茄中的Ve1基因是目前克隆的最著名的抗黄萎病基因(Kawchuk et al.，2001；Fradin et al.，2011)，但是研究显示该基因对棉花的黄萎病没有抗性，这表明棉花对黄萎病的抗病机制与番茄存在较大差别(刘琳琳等，2014)。棉花中也克隆了一些Ve相关基因，转基因棉花对黄萎病表现出不同程度的抗性，但是其抗病机制的深入发掘还没有相关报道(Zhang et al.，2011；Zhang et al.，2012)。除了Ve基因，研究者还从棉花基因组中克隆了大量其它与抗黄萎病相关的基因，包括GbCAD1、GbSSI2(Gao et al.，2013)、GbRLK(Zhao etal.，2015)、GbSTK(Zhang et a1.，2013)、GbTLP1(Munis et al.，2010)、GbERF1-like(Guoet al.，2016)、GhPAO(Moet al.，2015)、GhSAMDC(Mo et al.，2016)和Gbvdr5(Yang etal.，2015)等。同时，部分研究者还证明一些外源基因也能提高棉花对黄萎病的抗性，如GAFPs(Wang et al.，2015)、Hpal_Xoo(Miao et al.，2010)、NaD1(Gaspar et al.，2014)、p35(Tian et al.，2010)、和Hcm1(Zhang et al.，2016)。上述研究还处于试验阶段，仅仅得到了对黄萎病有抗性的工程植株，但还没有通过转基因方法培育出抗性品种的报道，其在生产上的可利用性有待进一步深入探究。