[發明專利]陸地棉GhA0749和GhD0744轉錄因子及其調控開花方面的應用

有效

• 申請號: 202110644290.3
• 申請日: 2021-06-09
• 公開（公告）號: CN113337520B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 王彩香;張愛;宿俊吉;劉娟娟;李美麗;史春輝;謝曉宇
• 申請（專利權）人: 甘肅農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/84;A01H5/02;A01H6/20
• 代理公司: 廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙) 35222
• 代理人: 楊唯

本發明提供了棉花GhA0749和GhD0744轉錄因子及其調控開花方面的應用，通過克隆陸地棉開花調控相關MADS?box基因中GhA0749和GhD0744基因，構建過表達載體和VIGS沉默載體，進行擬南芥遺傳轉化和棉花VIGS沉默驗證該基因功能。發現陸地棉GhA0749和GhD0744基因能夠促進擬南芥早花3～5d，使得VIGS沉默陸地棉現蕾期推遲5～7d，開花期推遲3～5d。這將為挖掘調控開花時間相關的重要基因，解析棉花開花調控途徑提供有效支撐，為利用這些基因改良優質中晚熟品種的早熟性，創制出早熟優質棉種質資源，實現早熟性和優良纖維品質的協同改良，進而培育出早熟性強的優質棉品種具有重要作用。

技術領域

本發明屬于棉花種質資源培育和分子生物學領域，具體涉及：棉花GhA0749和GhD0744 轉錄因子及其調控開花方面的應用。

背景技術

食者糧也，衣者棉也，衣食住行“衣”為先。棉花不僅是我國重要的農業經濟產品更是關系國計民生的戰略物資。棉纖維、棉籽、棉花稈更是我國紡織業、國防工業、醫藥業和日常生活中的重要生產原料，由此可見棉花在我國國民經濟和人民生活中的重要性。中國是最大的棉花生產國和消費國，在長期的實際生產中我們發現，由于我國各地區氣候條件差異大，棉花熟性難以和各地氣候高度適應，使得季節性干旱等氣候因素導致棉花減產、影響棉花品質。另外，我國人均耕地面積少，糧棉爭地嚴重。這些種植現狀使得我國對于棉花熟性的要求越來越高，例如，西北內陸棉區通過選育早熟、熟性集中品種來應對無霜期短，有效積溫低等不利條件；長江流域植棉區，通過選育早熟品種來提高復種指數；黃河流域利用早熟棉晚春播的特點來增加植棉面積，增加農民種植收益。但目前早熟育種遇到瓶頸，對棉花熟性的調控機理尚不明晰，因此，棉花熟性成為限制我國棉花高產優質育種的重要因素之一。研究發現棉花早熟性是由多個農藝性狀(生育期、現蕾期、開花期、吐絮期、第一果節位、霜前花率等)綜合的復雜性狀，其中現蕾期，開花期又是決定棉花早熟性最重要的因素之一^[1]。因此，挖掘調控開花時間相關的重要基因，解析棉花開花調控途徑，有效拓寬棉花育種基因資源，補充熟性性狀相關機理，結合分子育種手段，進一步利用這些基因改良優質中晚熟品種的早熟性，創制出早熟優質棉種質資源，實現早熟性和優良纖維品質的協同改良，進而培育出早熟性強的優質棉品種具有重要作用。

植物中，MADS-box是最重要的與開花調控相關的基因家族，其成員數量龐大，所編碼的蛋白作為轉錄因子在開花調控的過程中具有不可替代的作用。目前在擬南芥等模式植物中研究較為清楚，例如，FLC基因是擬南芥春化的主要決定因素，AG基因影響胚珠發育和花形態建成，SEP3與生長素信號轉導有關，SOC1和AP1基因發揮調控花時和花發育的作用，SHP基因與果莢炸裂有關，AGL8基因在花序頂端分生組織中起作用，影響開花^[2-6]。在棉花中，對于MADS-box基因的研究不如擬南芥等模式植物豐富，但也有研究發現，GhSOC1可以促進擬南芥開花并改變棉花的花器官^[7]。過表達和VIGS沉默GhAP1可分別導致擬南芥早花和棉花晚花，AP1基因還會參與決定花分生組織器官^[8]。Anti-GhCAL轉基因棉花植株花芽分化較晚，花期較長^[9]。然而不同植物在自然界所處生境不同，他們各自演化歷程及生長特性不同，在進化過程中的某些信號途徑一些節點可能發生了分歧。棉花MADS-box基因的生物學功能是否與已報道擬南芥同源基因的功能相似，其他物種中的調控途徑是否適用于棉花等均有待驗證和探尋。

現有技術存在的問題：現有技術中未報道關于棉花同源基因GhA0749和GhD0744調控陸地棉開花方面的功能和應用。本發明以陸地棉同源基因GhA0749和GhD0744基因為切入點，克隆基因GhA0749(GH_A07G0749)和GhD0744(GH_D07G0744)。進一步通過載體構建、擬南芥轉化和VIGS沉默等方法研究陸地棉GhA0749和GhD0744基因的功能，旨在為基因資源挖掘利用，探究棉花的開花調控通路，促進早熟棉的培育提供理論和技術依據。

發明內容