[發明專利]一種耐低溫棉花品種的育種方法

有效

• 申請號: 201910182562.5
• 申請日: 2019-03-12
• 公開（公告）號: CN109971772B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 郭三堆;張銳;梁成真;王雅楠;孟志剛
• 申請（專利權）人: 中國農業科學院生物技術研究所;郭三堆
• 主分類號: C12N15/53
• 分類號: C12N15/53;C12N9/02;C12N15/82;C12Q1/6895;A01H1/02;A01H5/00;A01H6/60;A01H6/46;A01H6/54
• 代理公司: 北京安度修典專利代理事務所(特殊普通合伙) 11424
• 代理人: 胡長遠

本發明公開了山菠菜膽堿單加氧酶基因(簡稱為AhCMO)在培育耐低溫植物品種上的用途，以及含有AhCMO基因的表達載體和植物細胞在培育耐低溫植物品種上的用途。本發明還公開了一種耐低溫棉花品種的育種方法，即將AhCMO基因轉化到棉花品種中，并選擇AhCMO基因表達量高的材料即可。本發明將AhCMO基因用于植物耐低溫育種，為該基因的應用開拓了一個新的領域；其次，AhCMO轉基因棉花克服了棉花對低溫的敏感性，不僅避免了棉花產量降低和纖維品質的下降，而且還可以擴大棉花種植面積，提高農民的收入。

技術領域

本發明屬于棉花育種方法領域，具體涉及山菠菜膽堿單加氧酶基因在培育耐低溫棉花品種上的用途；以及含有該基因的表達載體或植物細胞在培育耐低溫棉花品種上的用途；還涉及一種耐低溫棉花品種的育種方法。

背景技術

棉花(GossypiumhirsutumL.)起源于熱帶和亞熱帶地區，故棉花對冷脅迫很敏感。冷脅迫顯著抑制棉花種子萌發和幼苗生長，還會造成受精失敗，棉鈴脫落甚至植株死亡等，因而會造成棉花產量和纖維品質下降。我國棉花種植主要分布于新疆等西北內陸，以及高緯度和高海拔等冷涼地區，冷脅迫已成為我國棉花生產的主要限制因素，因冷脅迫而造成的棉絨產量損失可達30％～40％，因此，冷脅迫已成為我國棉花生產中亟待解決的問題。

迅速合成并累積大量小分子化合物來維持細胞的正常功能是植物在受到鹽堿或其他環境脅迫時對外界的一種適應性反應。甜菜堿便屬于這類重要的小分子化合物之一，在鹽分脅迫下，許多植物特別是黎科和禾本科植物細胞中大量累積甜菜堿，提高了細胞滲透調節能力，穩定細胞內大分子蛋白質和生物膜的結構和功能。在高等植物中，甜菜堿的合成都是由膽堿起始，經過兩步催化反應完成，催化的第一步反應的酶是膽堿單加氧酶(Choline Monooxygenase，簡寫為CMO)，它是甜菜堿生物合成過程中的限速酶。通過提高甜菜堿在植物中的表達量，可以提高植物的耐鹽性或抗旱性。目前，已經從藜科植物菠菜(Rathinasabapathi等.PNAS,1997,94(7):3454-3458)、甜菜(Russell等.PlantPhysiology,1998,116:859-865)，莧科植物三色莧(Meng等.Cell Research,2001,11(3):187-193)，禾本科植物水稻(Luo等.Plant Cell Reports,2012,31(9):1625-1635)等植物中分離出該基因。

山菠菜(Atriplex hortensis，又稱野菠菜或榆錢菠菜)屬于藜科濱藜屬植物，是一種甜菜堿天然儲蓄植物，能耐寒冷、干旱和高鹽度等惡劣條件(Tao等,ScientificReports,2018,8(1):2707；Shen等.Theoretical and Applied Genetics,2002)。目前，已克隆獲得山菠菜的CMO基因(簡寫為AhCMO)(沈義國等.生物工程學報,2001,1:1-6)。通過構建過表達載體(pBI121-AhCMO),已將AhCMO基因轉化煙草和棉花，獲得了轉AhCMO基因煙草和棉花，試驗證明導入AhCMO基因后提高了煙草的耐旱性和耐鹽堿性(翟紅紅.中國農業科學院碩士學位論文，2015)。

經檢索，沒有發現有關AhCMO基因在棉花耐低溫育種上應用的報道。

發明內容

為了解決植物低溫冷害的問題，本發明目的在于提供山菠菜膽堿單加氧酶基因(AhCMO)在培育耐低溫植物品種上的應用。

上述應用中，所述的山菠菜膽堿單加氧酶基因(簡寫為：AhCMO)由SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列組成。

上述應用中，所述的山菠菜膽堿單加氧酶基因(AhCMO)，其編碼的蛋白由SEQ IDNO:2所示的氨基酸序列組成。

上述應用中所述的植物是指棉花、玉米、水稻或大豆等。

本發明另一目的在于提供含有山菠菜膽堿單加氧酶基因(AhCMO)的表達載體在培育耐低溫植物品種上的應用。