[发明专利]棉花BZR1基因鉴定及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一个棉纤维优势表达的基因GhBZR1的克隆与功能鉴定。

背景技术

棉花是世界上最重要的天然纤维作物，我国是世界上最大的产棉国和棉花消费国，棉花生产在我国国民经济中占有十分重要的地位。棉纤维是棉花生产的主要产品，其产量和品质直接决定了棉花生产的产值和效益，因此提高棉纤维的产量和品质一直以来都是棉花育种的主要目标。然而由于棉花纤维的产量和品质之间存在负相关，严重阻碍棉花纤维产量和品质的同步改良。传统育种方法难以打破产量和品质的负相关，必须寻找新的途径以达到两者同步改良。

棉花纤维细胞是由胚珠外表皮分化而成的不分枝单细胞毛状突起，其发育由四个重叠但是可区分的发育阶段组成，分别是纤维起始、伸长、次生壁合成及脱水成熟。棉花纤维在这四个阶段中的发育情况决定了其产量和品质，纤维细胞的起始决定了最终纤维的数量，纤维细胞的伸长决定了成熟纤维的长度，次生壁合成决定了纤维的强度。因此，克隆棉花纤维发育相关基因并研究基因产物之间的关系，解析棉花纤维发育的分子机制，不仅具有重要的理论意义，而且对棉花纤维产量和品质改良具有重要的应用价值。

棉花纤维发育过程受激素水平的调控。油菜素内醋、生长素、赤霉素等激素都在纤维细胞起始和发育过程中起到至关重要的作用。研究证明，外施一定浓度的上述激素能够促进棉纤维细胞发育。虽然目前已经在棉花中分离鉴定了一些与激素信号相关的基因，但是这些基因在棉花激素信号传递途径中的功能及对棉花纤维发育影响的作用机制尚不清楚，一些关键的调控蛋白也有待克隆鉴定并阐明其功能。因此，研究棉花中激素信号的传递途径，特别是对棉花纤维发育的影响，分离鉴定相关重要调控因子，对于棉花纤维品质改良，具有重要意义。

油菜素内酯(BR)作为一种重要的植物激素，在植物的生长发育中发挥着重要的作用。BR信号在植物体内的转导是一个复杂的过程。在拟南芥中，BR信号由细胞膜受体蛋白BRI1接受(She et al.,2011；Hothorn et al.,2011)。当缺乏BR时，负调控因子BKI1结合BRI1，抑制其功能(Wang et al.,2006；Jaillais et al.,2011)；BIN2激酶磷酸化植物特异性的转录因子BES1和BZR1(Yin et al.,2005；He et al.,2005),抑制其DNA结合活性。14-3-3蛋白与磷酸化的BES1/BZR1相互作用，使其滞留在细胞质中。当有BR信号时，BR分子结合BRI1的胞外域，促进BRI1与BAK1相互作用，激活受体激酶活性，BRI1激酶促进BKI1磷酸化，同时BRI1与BKI1分离。14-3-3蛋白可以通过两个磷酸化位点的基序与磷酸化的BKI1相互作用。细胞质中BKI1与14-3-3结合，激活的BRI1和BAK1间接导致BIN2活性的抑制或BSU1的激活或者两种情况同时存在(Kim et al.,2011；Kim et al.,2009；Tang et al.,2008；Li et al.,2002)。同时，PP2A使得BES1/BZR1去磷酸化，促使BES1/BZR1在核中大量积累，BZR1结合BR合成基因的启动子,抑制BR合成基因的表达,从而降低BR的水平。非磷酸化状态的BES1也在核中积累,在核中激活BR诱导基因的表达(Tang et al.,2011)。