[发明专利]一种引起棉花花冠颜色变化的基因及其鉴定方法

说明书

本发明提供一种引起棉花花冠颜色变化的基因及其鉴定方法，属于生物技术领域，引起棉花花冠颜色变化的基因是棉花的GST基因，其编码谷胱甘肽S转移酶(GST)。利用野生二倍体比克氏棉与陆地棉远缘杂交得到的红花品种HB118,与白花品种陆地棉遗传标准系TM‑1杂交或得遗传群体，通过图位克隆技术得到该基因。通过调控该基因的表达，可以控制棉花花冠颜色的变化。本发明在棉花的基因工程研究中以及棉花的育种方面具有指导意义。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体地说是一种引起棉花花冠颜色变化的基因及其鉴定方法。

背景技术

一般的，花冠颜色是棉花的一个重要形态标记，生产上棉花主要栽培品种的花冠为白色，因此花色标记在棉花生产中具有重要的应用价值。比克氏棉是野生的二倍体棉种，具有红色花冠、花瓣底部具有深色基斑的表型。花青素是植物次级代谢产物，是类黄酮的一个亚类。花青素可以在植物的花、果实、叶片等器官由于积累使其呈现出不同的颜色。花青素在植物的花器官中积累，可以吸引昆虫，有助于传粉。花青素还能保护植物免受紫外线和强光的伤害。并且由于花青素具有清除自由基和抗氧化的性质，人们在饮食中摄入花青素可以有效减少癌症、心血管疾病、糖尿病的发病风险，还可以延缓衰老。因此花青素的研究具有很强的应用价值。但是，棉花花冠颜色的表达在基因水平上具体是由什么控制，并且利用基因工程手段是否能直接对棉花花冠颜色控制表达是现阶段针对棉花进行研究的重要课题。

发明内容

本发明的技术任务是解决现有技术的不足，提供一种引起棉花花冠颜色变化的基因及其鉴定方法。

花青素是在内质网中合成的，之后运输到液泡中进行储存和显色。花青素的合成需要通过一系列的酶促反应，包括查尔酮合成酶(CHS)、查尔酮异构酶(CHI)、黄烷酮3羟化酶(F3H)、二羟基黄酮醇还原酶(DFR)、花青素合酶(ANS)和类黄酮3-O-糖基转移酶(UFGT)。花青素合成之后转运到液泡中。花青素的转运主要是通过囊泡运输、膜转运蛋白(ABC转运蛋白，MATE转运蛋白)和谷胱甘肽S转移酶。花青素的合成和积累收到多种环境调节，如紫外光、寒冷、干旱和渗透胁迫。花青素的合成还受到茉莉酸、赤霉素等激素的调节。这种调节是通过MBW(MYB、bHLH、WD40)模型的调控。拟南芥中MYB转录因子PAP1，苜蓿中的LAP1能够直接激活花青素合成基因来影响花青素的合成和积累。GST基因的表达同样受到MYB转录因子的调控。如拟南芥TT19、猕猴桃的AcGST1、苹果的MdGSTF6均受到MYB转录因子的调控。有研究证明，bZIP转录因子HY5能够调控MYB转录因子，从而影响花青素的合成。但是bZIP转录因子能够调控GST的表达来调节花青素的积累还没有报道。

本发明涉及一种棉花的GST基因，其编码谷胱甘肽S转移酶(GST)。利用野生二倍体比克氏棉与陆地棉远缘杂交得到的红花品种HB118,与白花品种陆地棉遗传标准系TM-1杂交或得遗传群体，通过图位克隆技术得到该基因。通过调控该基因的表达，可以控制棉花花冠颜色的变化。

本发明的技术方案是：

控制棉花花冠颜色变化的基因是棉花的GST基因，该基因编码谷胱甘肽S转移酶GST。

控制棉花花冠颜色变化的基因的基因序列是SEQ ID NO.10。

用于鉴定控制棉花花冠颜色变化的基因的候选基因是SEQ ID NO.9、SEQ IDNO.10、SEQ ID NO.11、SEQ ID NO.12或SEQ ID NO.13。

控制棉花花冠颜色变化的基因是谷胱甘肽S转移酶GST蛋白的基因，该基因所编码GST蛋白的氨基酸序列是SEQ ID NO.5、SEQ ID NO.6、SEQ ID NO.7、或SEQ ID NO.8。

用于鉴定控制棉花花冠颜色变化的基因的候选基因所编码蛋白的氨基酸序列是SEQ ID NO.5、SEQ ID NO.6、SEQ ID NO.7、或SEQ ID NO.8。