[发明专利]棉花的一种bHLH转录因子及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物工程领域。更具体地，本发明涉及棉花的一种bHLH转录因子及其编码基因与应用。

背景技术

棉纤维是重要的纺织原料，研究其生长、发育的分子调控机理将有助于棉花产量和品质的遗传改良。棉纤维是由位于子房内的胚珠外珠被上的表皮细胞发育而成的一种单细胞结构。它的形成经历四个时期：启动期、伸长期(初生细胞壁的合成)、次生细胞壁的合成期和成熟期[1]。棉花胚珠表皮细胞(除气孔表皮细胞和珠孔细胞外)都具有分化成棉纤维的潜能，但只有30％的表皮细胞最终可形成单细胞的纤维。

虽然棉花纤维是由胚珠外珠被的表皮细胞发育分化而成的一种单细胞结构，但是对其形成的分子机制了解甚少。植物发育生物学研究表明，不同植物中类似细胞、组织、器官发育的遗传机制常常具有高度保守性。拟南芥表皮毛的形成目前已知是由一些MYB类的转录因子调控的。转录因子如WD40(AtTTG1)，MYB(GL1或WER)，以及bHLH蛋白(GL3或EGL3)共同决定拟南芥叶片表皮毛细胞的命运[2，3，4]。也就是说拟南芥表皮毛的启动至少是由三个基因(GL1，GL3/EGL3，TTG1)产物组成的复合体MYB-bHLH-WD40来控制的。

棉花纤维的早期发育过程可能类似于拟南芥等植物中表皮毛的形成过程。已经知道，GL1(GLABROUS1)与WER(WEREWOLF)是控制拟南芥表皮毛分化的主要基因之一。那么，棉纤维作为一种子房胚珠外珠被上的单细胞表皮毛，它的发育启动机制很可能也受MYB-bHLH-WD40复合体调控机制的控制，而且更类似于拟南芥单细胞表皮毛的发育启动调节机制。

目前在棉花中已经克隆了一些纤维高或特异表达的MYB基因。最早分离到的R2R3MB基因是GhMYB1-GhMYB6[5]；GaMYB2编码一个R2R3MYB转录因子，在纤维早期发育中显著地表达[6]；另外一个MYB基因，GhMYB25和控制金鱼草圆锥细胞和表皮毛分化的基因AmMIXTA/AmMYBML1同源[7]；最近还发现棉花中存在一个AtCPC同源基因[8]。通过高通量的Microarry和定量基因表达还分离到许多与棉纤维发育相关的基因，其中包括一些棉花MYB基因[7-11]。此外，在棉花中还发现了GhTTG基因(GhTTG1-GhTTG4)[12]。尽管有些研究者据此推测棉花中可能也存在类似于拟南芥中的bHLH和WD40蛋白和MYB蛋白相互作用形成一个转录因子复合体来控制棉纤维的启动与发育[13]，但至今在棉花中还没有报道。

发明内容

本研究克隆了棉花中与拟南芥GL3同源的基因GhGL3，它是一个含bHLH结构域的蛋白。

因此，本发明的目的是提供一种bHLH转录因子及其编码基因。

本发明提供的bHLH转录因子名称为GhGL3，是具有序列表中SEQ IDNo：2所示氨基酸序列的蛋白质，或者是将SEQ ID No：2所示氨基酸序列经过一个或几个氨基酸的取代、缺失或添加且具有与SEQ ID No：2所示氨基酸序列相同活性的由SEQ ID No：2衍生的蛋白质。

序列表中SEQ ID No：2所示氨基酸序列是由628个氨基酸组成的蛋白质。

bHLH转录因子GhGL3的编码基因GhGL3，是下列核苷酸序列之一：

1)序列表中SEQ ID No：1所示的DNA序列；

2)与序列表中SEQ ID No：1限定的DNA序列具有90％以上同源性，且编码相同功能蛋白质的DNA序列。

序列表中SEQ ID No：1所示的DNA序列由1884个碱基组成，该基因的读码框为自5’端第1个碱基到第1884个碱基。