[發明專利]調控棉花株高基因GhCYP701A1的克隆及應用

在審

• 申請號: 202110361253.1
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113061618A
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 趙亮;陳旭升;狄佳春
• 申請（專利權）人: 江蘇省農業科學院
• 主分類號: C12N15/53
• 分類號: C12N15/53;C12N9/02;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/60
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐蕙芬

本發明公開了調控棉花株高基因GhCYP701A1的克隆及應用，屬于生物技術領域。一個棉花赤霉素合成相關基因，即細胞色素P450家族中的GhCYP701A1基因，其序列見SEQ ID NO.1的序列。通過病毒介導的轉基因沉默(virus induced gene silencing，VIGS)技術對該基因沉默后發現，基因沉默植株的株高較對照植株顯著下降，并且對其內源赤霉素含量的測定也發現該基因沉默后內源赤霉素含量較對照顯著下降。通過以上結果表明，該基因參與了赤霉素的合成并能夠調控植株高度。

本發明涉及一種調控棉花株高基因GhCYP701A1的克隆及應用，屬于生物基因工程技術領域。

背景技術

棉花是一種重要的經濟作物，天然棉纖維是世界紡織工業的主要原材料。棉屬(Gossypium spp.)中有四個栽培種，包括異源四倍體的陸地棉(Gossypium hirsutum L.)和海島棉(G.barbadense L.)，二倍體的草棉(G.herbaceum L.)和亞洲棉(G.arboreum L.)可以生產紡織用天然纖維。其中，陸地棉因產量高、適應性廣等特點主導了世界棉花生產。

株高是高等作物的重要農藝性狀之一，植株過高容易引起倒伏而減產，而矮生植株抗倒伏能力強，高產；同時合理株型又是高產品種的生育基礎和形態特征，其中矮生性狀是理想株型性狀的一個重要方面，因而矮化育種對培育理想株型具有十分重要意義。棉花作為大棵作物，植株較高，受大風、雨澇的影響極易倒伏，導致減產并影響纖維的品質。通過矮化育種來控制株高，可以有效解決倒伏問題，從而實現棉花品種的穩產、高產。此外，隨著勞動力成本的逐年提高，植棉成本增加，棉農收益下降，而實施機采棉技術是降低植棉成本和實現棉農增收的有效手段。但是，機采棉對棉花的株型有著一定的要求：第一果枝離地面20～25cm，主莖節間長度6～7cm，株高在65～70cm。雖然化學調控可以達到這一目的，但是大量縮節胺的使用又會給棉農增加較大的經濟負擔。

目前，棉花株高的研究在質量性狀和數量性狀研究中都有所涉及。在質量性狀方面主要是棉花矮桿突變體的獲得，例如矮早1號(何鑒星等，1996)，矮化突變體AS98(Zhanget al.2011)，陸地棉超矮稈突變體(陳旭升等，2007)。但是控制這些突變體材料基因的克隆還未見報道。到目前為止，只有Yang等(Yang et al.2014)通過標簽在基因組中步移發現轉基因造成PAG1基因(該基因參與油菜素內酯合成途徑)的插入失活后，轉基因后代植株表現為矮化表型。

細胞色素P450(CYP450)是一種半硫代酶，參與了從細菌到人類的多種生物合成和異種生物途徑。它們催化的反應非常多樣，但通常是基于分子氧的活化和異質裂解，將其中一個原子插入底物，并還原另一個原子形成水。CYP450是植物中最大的基因家族之一，擬南芥基因組中有244個CYP450基因(和28個假基因)，參與木質素、木栓質、角質等大分子物質或激素和信號分子的生物合成或分解代謝。在擬南芥CYP450基因家族中CYP88和CYP701參與了赤霉素合成代謝，這兩類基因的突變能夠導致擬南芥植株矮化表型的出現(Baket al.2011)。

參考文獻：

Bak,S.,F.Beisson,G.Bishop,B.Hamberger,R.Hofer,S.Paquette and D.Werck-Reichhart(2011).Cytochromes p450.Arabidopsis Book 9:e0144.

Yang,Z.,C.Zhang,X.Yang,K.Liu,Z.Wu,X.Zhang,W.Zheng,Q.Xun,C.Liu,L.Lu,Z.Yang,Y.Qian,Z.Xu,C.Li,J.Li and F.Li(2014).PAG1,a cotton brassinosteroidcatabolism gene,modulates fiber elongation.New Phytol 203(2):437-448.