[发明专利]一种提高棉花抗黄萎病相关蛋白CkSYP71及其编码的基因和应用

说明书

本发明公开了一种提高棉花抗黄萎病相关蛋白CkSYP71及其编码的基因和应用。本发明提供的蛋白基因CkSYP71全长序列如SEQ ID NO.1所示及其编码氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示氨基酸序列组成的蛋白质；本发明蛋白CkSYP71来自荒漠植物‑牛心朴子草，为植物中特有的Qc‑SNARE蛋白，转录水平分析表明CkSYP71基因同时受黄萎病菌和H₂O₂的诱导。转基因CkSYP71实验证明过表达CkSYP71基因的棉花植株对黄萎病抗性明显提高，从而在植物抗病过程中发挥重要的作用。

技术领域

本发明涉及一种提高棉花抗黄萎病相关蛋白CkSYP71及其编码的基因和应用，属于植物基因工程领域。用于通过植物基因工程方法提高棉花抗病和其它有益棉花生产的农艺性状。

背景技术

牛心朴子草是荒漠中的多年生草本药用植物，民间多用于防治农作物病虫害，用于创制绿色农药。主要化学成分有生物碱、黄酮醇类、多糖类、脂肪酸和甾醇类等，医学上有抗炎症、抗癌和抗菌作用。从牛心朴子草中分离、纯化获得多种抗病蛋白质，如CkTLP、CkChn134和CkPGIP等，不仅对多种植物真菌病害病原菌(大丽轮枝菌，尖孢镰刀菌和灰霉病菌)有抑菌活性，而且其转基因植株对于棉花黄萎病菌有明显的抗性。除此以外，拟南芥中CkSNAP33过表达也能提高植株对黄萎病抗性。因此，牛心朴子草可作为一种优质的种质资源来挖掘抗病蛋白，为培育高抗品质农作物奠定基础。

SNAREs(Soluble N-ethyl-maleimide sensitive factor attachment proteinreceptors)能够调控物质运输、参与胞质分裂、应答环境胁迫的响应等，是介导膜融合的重要组件，在真核细胞的囊泡运输过程中起重要作用。根据氨基酸系列的保守结构域，SNARE蛋白家族可以分为四个亚族：Qa-、Qb-、Qc-和R-SNAREs。

SNAREs在植物抵御生物和非生物胁迫过程中起至关重要的作用，参与了胁迫条件下植物细胞间信号传导和对病原菌抗性蛋白或相关物质的分泌。AtSYP121(PEN1)和HvSYP121(ROR2)分别参与拟南芥和大麦对白粉病菌的穿透抗性(Collins,N.C.,Thordal-Christensen,H.,Lipka,V.,Bau,S.,Kombrink,E.,Qiu,J.L.,...Schulze-Lefert,P.(2003).SNARE-protein-mediated disease resistance at the plant cellwall.Nature,425(6961),973-977.)。AtSNAP33含有Qb-和Qc-SNARE结构域，能够与AtSYP121相互作用介导拟南芥防御响应。有研究表明病原菌侵染后，AtSNAP33表达的调节是通过依赖和不依赖SA两种途径(Wick,P.,Gansel,X.,Oulevey,C.,Page,V.,Studer,I.,Dürst,M.,Sticher,L.(2003).The expression of the t-SNARE AtSNAP33is induced bypathogens and mechanical stimulation.Plant Physiology,132(1),343-351)。TaNPSN11参与囊泡介导小麦对条锈病的抗性(Wang,X.,Wang,X.,Deng,L.,Chang,H.,Dubcovsky,J.,Feng,H.,...Kang,Z.(2014).Wheat TaNPSN SNARE homologues areinvolved in vesicle-mediated resistance to stripe rust(Puccinia striiformisf.sp.tritici).Journal of experimental botany,65(17),4807-4820)。在拟南芥免疫应答过程中，定位在质膜PEN1突出融合蛋白，转接蛋白SNAP33和序列紧密相关的囊泡定位VAMP721或VAMP722蛋白形成一种默认的分泌路径。研究表明NbSYP132在含抗菌PR蛋白的囊泡蛋白的胞外分泌中起作用(Kalde M,Nuhse T S,Findlay K,Peck S C,2007,Thesyntaxin SYP132contributes to plant resistance against bacteria and secretionof pathogenesis-related protein 1.Proceedings of the National Academy ofSciences of the United States of America.104(28):11850-5)。Qc-SNARE参与植物细胞中物质的分泌。研究表明，过表达OsSYP71，一个Qc-SNARE亚家族蛋白基因，能提高水稻对氧化胁迫耐受性和对稻瘟病的抗性(Bao,Y.M.,Sun,S.J.,Li,M.,Li,L.,Cao,W.L.,Luo,J.,...Zhang,H.S.(2012).Overexpression of the Qc-SNARE gene OsSYP71enhancestolerance to oxidative stress and resistance to rice blast in rice(Oryzasativa L.).Gene,504(2),238-244)。AtSYP61，是拟南芥Qc-SNARE家族蛋白，在提高渗透胁迫耐受性和ABA调节气孔响应中起重要作用(Zhu J,Gong Z,Zhang C,Song C P,Damsz B,Inan G,et al.，2002,OSM1/SYP61:a syntaxin protein in Arabidopsis controlsabscisic acid-mediated and non-abscisic acid-mediated responses to abioticstress.Plant Cell,14(12):3009-28)。