[发明专利]介导棉花广谱抗性的棉花漆酶GhLac1基因及应用

说明书

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及一个棉花漆酶基因(GhLac1)及其编码基因和应用。本发明采用反向遗传学的方法，通过对棉花原生质体细胞壁重建SSH(Suppression subtractive hybridization)文库中差异表达基因的筛选分析，分离克隆的GhLac1基因为一个具有广谱抗性的基因，超量表达该基因能够增强棉花对棉铃虫(Helicoverpa armigera Hubner)、棉蚜(Aphis gossypii Glover)、黄萎病(Verticillium dahliae)以及-灰霉病(Botrytis cinerea)等病虫害的抗性。本发明还涉及含有该基因或其同源基因的载体和涉及利用该基因或其功能类似物增强植物的广谱抗性在农业生产中的应用。

背景技术

世界上每年因虫害而造成的农产品损失估计为13％(俞晓平等，水稻抗生育种的现状和对策[J].农牧情报研究，1989(7)：10～16)。棉花是我国的主产农作物品种，也是受害虫为害最为严重的作物之一。在我国，棉蚜(Aphis gossypii Glover)、棉铃虫(Helicoverpa armigera Hubner)、棉叶螨(Tetranychus sp.)和棉红铃虫(Pectinophora gossypiella Saunders)是危害棉花最为严重的4大害虫。20世纪90年代以来，我国内地主产棉区每年由于虫害，产量损失达30％以上，投入治虫农药费用每公顷高达1200～1800元(李艳茹等，作物抗虫育种的研究进展.延边大学农学学报，2005，27(4)：307～310)。仅以1992年为例，北方棉区减产皮棉80万t，直接经济损失超过50亿元，间接损失超过100亿元。此外，1992年仅棉田使用化学杀虫剂15万t以上，中毒人数超过数万人。棉花害虫的肆虐不但让当时我国棉花生产遭受巨大损失，而且由于过量使用化学农药造成了严重的环境污染以及人、畜中毒死亡事故。目前，转Bt抗虫棉的大面积推广，双价抗虫棉的培育，使得棉铃虫造成的危害基本得到控制，但是由于Bt毒蛋白对于靶标害虫特异性强，只对鳞翅目害虫有毒杀作用，因而造成次要害虫的大面积发生，如棉蚜、棉红蜘蛛、棉叶螨、斜纹夜蛾等，同样制约着我国棉花产业可持续发展。因而，培育出广谱且抗性持久的棉花新品种是解决这些问题的关键。此外，在棉花的整个生育期中，遭遇的不仅仅是虫害，还有病害。棉花黄萎病(Verticillium dahliae Kleb.)、枯萎病(Fusarium oxysporumf.sp.vasinfectum(Atk.)Snyder&Hansen)是世界主要产棉国家和我国的危害严重的两大病害(马存，棉花枯萎病和黄萎病的研究[M].北京院中国农业出版社，2007；沈其益，棉花病害要要基础研究与防治[M].北京，科学出版社，1992；106-138)。在我国，虽然在20世纪80年代末期对枯萎病的防治卓有成效，但是黄萎病的危害逐年加重。近些年，黄萎病连年发生，对我国棉花生产常年造成减产10-20％，部分地区发病严重时高达70％，已成为我国棉花高产稳产的主要障碍之一(简桂良等，Current Status and Countermeasure of Verticillium Wilt of Cotton in China.中国棉花，2003，30：13～14)。棉花黄萎病是由大丽轮枝菌引起的土传性维管束病害，目前，还没有专一针对性的特效化学药剂，生物防治费用高，且效果不理想，因此，选育抗病品种是防治该病的主要途径(王升正等，抗黄萎病新品系中植棉KV-3抗性遗传特性研究.棉花学报，2010，22(5)：501～504)。研究表明陆地棉对黄萎病的抗性基本表现为感病或耐病，其携带有的抗病位点也多是微效多基因位点，且受环境影响大，难以进行聚合，因此生产上还没有高抗棉花黄萎病的品种大面积推广应用。