[發(fā)明專利]棉花GhPHOT2基因在植物抗強(qiáng)光傷害方面的應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610122692.6
• 申請(qǐng)日: 2016-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN105567704A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張驍;趙翔;臧毅浩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/29
• 分類號(hào): C12N15/29;A01H5/00
• 代理公司: 鄭州聯(lián)科專利事務(wù)所(普通合伙) 41104
• 代理人: 時(shí)立新

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于基因工程應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及棉花GhPHOT2基因在植物抗強(qiáng)光傷害方面的應(yīng)用。

背景技術(shù)

棉花是喜光喜溫的植物，在世界各地都有種植。光照是棉花正常生長(zhǎng)不可缺少的重要因素之一，對(duì)棉花的產(chǎn)量和質(zhì)量都有很大的影響。目前對(duì)棉花和光照關(guān)系的研究，主要集中在光照時(shí)間和光照強(qiáng)度對(duì)棉花的影響，以及不同光質(zhì)如紅光和藍(lán)光等對(duì)棉花產(chǎn)量的影響，但有關(guān)棉花光受體的研究還未見報(bào)道。

已有研究證明參與向光性的受體主要是向光素、隱花色素和光敏色素。向光素是一種常見的光信號(hào)受體，參與藍(lán)光誘導(dǎo)下植物的向光反應(yīng)、氣孔開放和葉綠體運(yùn)動(dòng)等諸多反應(yīng)。目前在苔蘚、擬南芥和玉米等植物中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了兩種藍(lán)光受體，分別為PHOT1和PHOT2。但現(xiàn)有關(guān)于這兩種藍(lán)光受體的研究主要集中于擬南芥中相關(guān)基因及其表達(dá)后與葉綠體運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系，而關(guān)于棉花中相關(guān)基因的作用及其功能的研究則較為缺乏。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在對(duì)棉花Ghphot2基因進(jìn)一步研究基礎(chǔ)上，提供了棉花Ghphot2基因在植物抗逆境特性，具體而言是抗強(qiáng)光傷害方面的新應(yīng)用，從而為培育植物抗逆新品種提供了可能性。

本發(fā)明所采取的詳細(xì)技術(shù)方案介紹如下。

棉花GhPHOT2基因在植物抗強(qiáng)光傷害中的應(yīng)用，該基因與葉綠體避光運(yùn)動(dòng)相關(guān)，具體而言，含有棉花GhPHOT2基因的植株，葉片對(duì)光敏感度較高，具體而言，對(duì)藍(lán)光敏感強(qiáng)度為10μmol·m^-2·s^-1，超過此強(qiáng)度時(shí)，葉綠體出現(xiàn)明顯的避光運(yùn)動(dòng)響應(yīng)。

將棉花中GhPHOT2基因沉默后，棉花植株在光照時(shí)，葉綠體缺少避光運(yùn)動(dòng)，容易受到光傷害。

利用棉花GhPHOT2基因培養(yǎng)耐光傷害植物新品種的方法，將棉花GhPHOT2基因轉(zhuǎn)化植株，或超表達(dá)后，相應(yīng)植株中葉綠體避光能力增強(qiáng)，可明顯提升植物的耐光能力，避免光傷害。

擬南芥（Arabidopsisthaliana）屬十字花科鼠耳芥屬植物，又名鼠耳芥、阿拉伯芥、阿拉伯草，是植物遺傳學(xué)、分子生物學(xué)常用的模式植物之一，也常用于植物逆境條件下抗性基因研究。本發(fā)明即以此模式植物為例，將棉花GhPHOT2基因轉(zhuǎn)錄進(jìn)擬南芥phot2突變體后，對(duì)該基因的功能進(jìn)行了具體分析。

光照對(duì)植物的生理反應(yīng)起著非常重要的調(diào)節(jié)作用。藍(lán)光誘導(dǎo)植物向光反應(yīng)、氣孔開放、葉綠體運(yùn)動(dòng)、葉片定位及伸展等生理反應(yīng)，PHOT2作為一種藍(lán)光受體，可以特異性調(diào)節(jié)葉綠體的避光運(yùn)動(dòng)，降低了強(qiáng)光對(duì)葉綠體的傷害作用，從而優(yōu)化了植物的生長(zhǎng)發(fā)育。本發(fā)明在對(duì)棉花GhPHOT2基因深入研究基礎(chǔ)上，認(rèn)為：含有棉花GhPHOT2基因的植株對(duì)光傷害敏感度更高，即對(duì)光傷害的響應(yīng)更為迅速和敏感，在面臨超過適應(yīng)量的光照傷害時(shí)，能夠調(diào)節(jié)葉片中葉綠體更為及時(shí)和迅速的做出避光運(yùn)動(dòng)，從而避免光傷害。以本發(fā)明為基礎(chǔ)，利用基因工程，可為培育耐強(qiáng)光的逆境植物新品種提供了新的可能性。

附圖說明

圖1為棉花和擬南芥（野生型）正常生長(zhǎng)過程中，藍(lán)光小孔實(shí)驗(yàn)時(shí)不同光照強(qiáng)度下葉片變化情況及葉綠體避光情況，圖中BL表示藍(lán)光光照，BL后數(shù)字表示具體光照強(qiáng)度；其中（a）為棉花真葉在不同光強(qiáng)下小孔實(shí)驗(yàn)與葉綠體避光情況，從圖中可以看出，棉花在藍(lán)光強(qiáng)度為10μmol·m^-2·s^-1時(shí)，小孔現(xiàn)象明顯，并且葉綠體開始出現(xiàn)避光反應(yīng)；（b）為擬南芥真葉在不同光強(qiáng)下小孔實(shí)驗(yàn)與葉綠體避光情況，從圖中可以看出，擬南芥在藍(lán)光強(qiáng)度大于20μmol·m^-2·s^-1小孔現(xiàn)象明顯，并且葉綠體開始出現(xiàn)避光反應(yīng)；