[發(fā)明專利]一種調(diào)控棉花雄性生殖發(fā)育的GhFLA19-D蛋白及其編碼基因與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110270214.0
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN112830963B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏恒玲;張蒙;喻樹迅;馬亮;王寒濤;喻曉云
• 申請（專利權(quán)）人: 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/84;A01H5/02;A01H6/60
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王煥

本發(fā)明提供了一種調(diào)控棉花雄性生殖發(fā)育的GhFLA19?D蛋白及其編碼基因與應(yīng)用，涉及植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的調(diào)控棉花雄性生殖發(fā)育的GhFLA19?D蛋白具有如SEQ ID No:1所示的氨基酸序列。所述GhFLA19?D蛋白是一種類成束阿拉伯半乳聚糖蛋白，本發(fā)明實驗發(fā)現(xiàn)GhFLA19?D基因在花藥中特異性表達(dá)，通過CRISPR/Cas9對該基因進(jìn)行敲除，發(fā)現(xiàn)被完全編輯的轉(zhuǎn)基因植株表現(xiàn)為完全的雄性不育，表現(xiàn)為花藥干癟、不開裂和花粉無活力等特點，其可用于培育棉花雄性不育系。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種調(diào)控棉花雄性生殖發(fā)育的GhFLA19-D蛋白及其編碼基因與應(yīng)用。

背景技術(shù)

棉花是世界上重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，其具有明顯的雜種優(yōu)勢。目前，棉花雜種優(yōu)勢的利用仍然以人工去雄為主，需要消耗大量的勞動力，制種成本高。雄性不育系的出現(xiàn)為雜種優(yōu)勢利用指明了新的方向，但是在棉花中對于育性相關(guān)的基因的報道較少。因此對該類基因的克隆對于棉花雄性器官的發(fā)育機(jī)制和棉花的雜種優(yōu)勢利用具有重要意義。

花藥作為花粉形成和發(fā)育的場所，是整個雄蕊的核心部分；花藥發(fā)育過程主要經(jīng)歷了從雄蕊原基的出現(xiàn)到花粉粒的成熟釋放過程。根據(jù)前人對模式植物擬南芥的研究，花藥的發(fā)育依據(jù)其形態(tài)結(jié)構(gòu)和細(xì)胞基礎(chǔ)可以分為兩大時期，即孢子體發(fā)生階段和配子體發(fā)生階段(Wallace等，2015)。第一個階段，雄蕊原基經(jīng)過細(xì)胞的分裂和分化形成完整的花藥組織。花藥形成典型的四藥室結(jié)構(gòu)，花藥室通過相連的結(jié)締組織橫向連接在維管束上，每個花藥室由四層體細(xì)胞構(gòu)成，從外至內(nèi)依次是表皮(Epidermis)、內(nèi)層(Endothecium)、中層(Middle Layer)和絨氈層(Tapetum)，他們包圍著由造孢細(xì)胞發(fā)育而成的生殖細(xì)胞-花粉母細(xì)胞(Microspore Mother Cells，MMCs)。第二個階段，花藥進(jìn)一步發(fā)育擴(kuò)大，小孢子從四分體分裂，發(fā)育為成熟的花粉；與此同時，花藥組織逐漸退化，花藥開裂，花粉釋放。花粉內(nèi)壁(Intine)是花粉壁的重要組成部分，通常被認(rèn)為是小孢子自身物質(zhì)代謝而來，它的發(fā)育一般從花藥發(fā)育的單核期開始。花粉內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)與一般的植物細(xì)胞壁類似，其組成主要包括纖維素、半纖維素、果膠多聚物、水解酶和疏水蛋白等。花粉的發(fā)育涉及到很多與細(xì)胞壁相關(guān)的過程，如花粉母細(xì)胞的分化、胼胝質(zhì)的形成與降解以及花粉發(fā)育后期花粉細(xì)胞內(nèi)壁的形成。

目前，在棉花中，哪些涉及細(xì)胞壁相關(guān)的基因?qū)ㄋ幒突ǚ鄣恼０l(fā)育具有關(guān)鍵作用尚不清楚。此外，關(guān)于調(diào)控棉花雄性不育的基因也很少有研究報道。

鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種調(diào)控棉花雄性生殖發(fā)育的GhFLA19-D蛋白及其編碼基因與應(yīng)用。本發(fā)明闡明了一種類成束阿拉伯半乳聚糖蛋白即GhFLA19-D蛋白在調(diào)控棉花雄性生殖發(fā)育中的應(yīng)用，為培育棉花雄性不育系提供了育種資源。

本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：

一種調(diào)控棉花雄性生殖發(fā)育的GhFLA19-D蛋白，所述蛋白質(zhì)具有如SEQ ID No:1所示的氨基酸序列。

在一個具體的實施方案中，所述氨基酸序列可以經(jīng)過一個或多個氨基酸殘基的取代、缺失或添加而衍生出具有同等功能的氨基酸序列。

一種調(diào)控棉花雄性生殖發(fā)育的基因，所述基因編碼前述GhFLA19-D蛋白，所述基因的CDS序列如SEQ ID No:2所示。

在本發(fā)明中，編碼GhFLA19-D蛋白的cDNA也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明還包括與所述GhFLA19-D基因具有90％以上同源性，優(yōu)選95％更優(yōu)選99％以上同源性且編碼類成束阿拉伯半乳聚糖蛋白的基因。

含有上述基因的重組載體也屬于本發(fā)明旨在保護(hù)的內(nèi)容。

所述GhFLA19-D蛋白或所述GhFLA19-D基因在控制棉花雄性生殖發(fā)育中的應(yīng)用，特別地，所述蛋白或所述基因在棉花的花藥和花粉發(fā)育中有作用。