[发明专利]棉花肉桂醇脱氢酶基因在抗黄萎病中的应用

说明书

本申请属于棉花基因工程技术领域，具体涉及若干棉花肉桂醇脱氢酶基因在抗黄萎病中的应用专利申请事宜。所述棉花肉桂醇脱氢酶基因包括：GhCAD43、GhCAD35、GhCAD45；所述棉花肉桂醇脱氢酶基因与黄萎病抗性正相关。基于相关进化分析的初步分析结果，发明人结合黄萎病菌感染情况下GhCADs表达响应情况，初步筛选确定了GhCAD43、GhCAD35和GhCAD45对黄萎病菌侵染具有较好响应表现。结合基因沉默和转基因技术，进一步证明这三个基因对于黄萎病抗性具有较好的作用效果。因而，这些结果将为黄萎病抗性新品种培育奠定良好的基因遗传资源基础。

技术领域

本申请属于棉花基因工程技术领域，具体涉及若干棉花肉桂醇脱氢酶基因在抗黄萎病中的应用专利申请事宜。

背景技术

棉花作为纺织工业的主要原料之一，属于一种重要的经济作为。其中，陆地棉作为棉花主要栽培品种，贡献了约90%的棉纤维产量。但棉花栽种过程中，部分病虫害，尤其是黄萎病（Verticillium wilt）对棉花的生产造成了重要影响。

黄萎病（Verticillium wilt），是一种主要由大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）引起的一种土传真菌性病害，感染后，可导致棉花维管束堵塞受损，叶片失水、萎蔫、脱落等，并可最终引起植株死亡。因其防治困难，被称为棉花的“癌症”。

植物生理结构解剖结果表明，木质素是植物次生细胞壁的重要组成结构部分，在保持棉花直立、水分和水溶矿物质运输过程中具有重要作用。此外，在病原菌入侵植物初期，根中的木质素可以阻止病原菌的入侵从而起到第一层防御，同时病原菌的入侵也会进一步诱导植物合成木质素从而阻止病原菌的扩散。因而，根系中木质素在防止土壤中病原菌尤其是黄萎病菌的入侵和致病过程中具有“第一道防线”的重要作用。

生化机理分析机制表明，植物中木质素主要由三种基本单体（香豆醇、松柏醇、芥子醇）经过聚合反应生成，这三种单体在植物体内的合成通路已经基本清楚：植物细胞质内的木质素合成起始于苯丙氨酸代谢，苯丙氨酸经过一系列酶催化，即，经包括苯丙氨酸解氨酶(phenylalanine ammonialyase, PAL)、肉桂酸-4-羟基化酶(cinnamate-4-hydroxylase, C4H)和4-香豆酸辅酶A连接酶(4-Coumarate: CoA ligase， 4CL)等生物酶参与，首先生成三种醛类物质（香豆醛、松柏醛和芥子醛），这三种醛再经过一类肉桂醇脱氢酶（cinnamyl alcohol dehydrogenase，CAD）的催化从而分别生成香豆醇、松柏醇、芥子醇。也即，肉桂醇脱氢酶CAD是木质素单体合成最后一步的关键酶，可直接影响植物细胞壁木质素含量情况。

近年来，利用系统生物学，尤其是代谢组学与全基因组和转录组关联分析等方法挖掘控制农艺性状的关键代谢产物和调控基因，已经成为有效的现代分子生物学研究手段。而鉴于黄萎病侵染过程中木质素含量对于抵抗黄萎病菌的重要防御作用，因此，针对性研究相关关键酶合成调控基因，可为培育高黄萎病抗性的棉花新种培育奠定一定技术基础。

发明内容

通过对棉花相关肉桂醇脱氢酶基因的克隆和初步研究，发明人发现三个肉桂醇脱氢酶基因GhCAD43、GhCAD35和GhCAD45对提高棉花黄萎病抗性具有较好效果，可为高黄萎病抗性的棉花新种培育奠定一定基因遗传资源基础。

本申请所采取的技术方案简述如下。

棉花肉桂醇脱氢酶基因在黄萎病抗性中应用，所述棉花肉桂醇脱氢酶基因包括：GhCAD43、GhCAD35、GhCAD45；

所述棉花肉桂醇脱氢酶基因与黄萎病抗性正相关；即：基因沉默后，植物易感染黄萎病，基因超表达后，可增强植物黄萎病抗性。

所述棉花肉桂醇脱氢酶基因在黄萎病抗性中应用，具体例如用于增强棉花或拟南芥对黄萎病抗性。