[发明专利]异常棉富亮氨酸重复类受体激酶基因的应用

说明书

本发明公开了一种异常棉(Gossypium anomalum)富亮氨酸重复类受体激酶基因的应用，该基因由3885个碱基组成，自5’端第1位碱基为转录起始位点，至第3885位碱基为转录终止位点。该基因的表达能够引起异常棉单片段渐渗系CSSL11‑9出现致死表型。在异常棉单片段渐渗系CSSL11‑9中沉默该基因表达，致死表型受到抑制，单片段渐渗系CSSL11‑9能正常存活。另外该基因还能赋予棉花黄萎病和枯萎病抗性，沉默该基因的CSSL11‑9植株对棉花黄萎病和枯萎病的抗性显著降低，为棉花抗黄萎病和枯萎病育种提供了重要的基因资源。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及异常棉富亮氨酸重复类受体激酶基因的应用。

背景技术

早在20世纪初人们就意识到利用野生资源可以补偿现代育种失去的优异等位基因，但是种间生殖隔离限制了野生资源在育种中的利用。杂种致死(Hybrid lethality)或称为杂种劣势(Hybrid weakness)和杂种衰退(Hybrid breakdown)是两种主要的受精后生殖隔离类型。其中杂种致死或杂种劣势发生在F₁代，表现出植株死亡、不育、矮小以及生活力下降等；而有些种间杂交能产生正常的杂种F₁，然而其F₂代的植株往往表现劣势或者致死，这种现象称为杂种衰退。阐明生殖隔离背后的机制可以为传统作物育种打破生殖障碍，促进种间基因组的交换，将有利于促进野生种优异性状在现代育种中的应用。

杂交致死的遗传模式符合Bateson-Dobzhansky-Muller种间杂交不亲和性模型。杂交致死包括两种类型，杂种致死和杂种衰退。杂种致死表型发生在F₁代，由一对或者两对显性基因控制；而杂种衰退则在F₂代表现，由一对或者两对隐性基因控制。现有研究已对杂种致死(Zuellig et al.，2018；Jia et al.，2021；Li et al.，2021；Si et al.，2021a；Tezuka et al.，2021；Zhang et al.，2022)和杂种衰退(Yamamoto et al.，2007；Jiang etal.，2008；et al.，2017；Yoneya et al.，2021)相关基因在不同物种中进行了基因定位，部分基因已经被图位克隆。Alcazar等(2010)发现编码一种类受体激酶SRF3(Strubbelig receptor family 3)基因的等位变异决定了拟南芥种间的遗传不亲和性。拟南芥中编码富含亮氨酸重复序列的NLR蛋白DM1(DANGEROUS MIX 1)和DM2d(Bomblies etal.，2007；Chae et al.，2014)以及DM10和DM11(Barragan et al.，2021)的上位性互作造成了F₁杂种致死。Chen等(2013)证实Hwil(Hybrid weakness 1)基因座上的两个富含亮氨酸重复序列类受体激酶(LRR-RLK)基因和Hwi2位点编码的一种分泌型的类枯草杆菌蛋白酶(Sublitisin-likeproteases)决定了水稻种间杂种劣势。Deng等(2019)证实了富亮氨酸重复序列(CC-NLR)基因是Le₄位点的编码基因，决定了海岛棉和陆地棉的种间杂交致死。Si等(2021)发现小麦中编码CC-NLR蛋白的基因Ne2诱导了小麦的杂交致死。上述研究表明，这些成对有害的上位性互作通常为编码受体激酶(Receptor kinase，RK)或NLR免疫受体家族的成员。