[发明专利]黄瓜CsMYB6基因在调控植物表皮毛及果刺发育中的应用

说明书

技术领域

本发明属于农业生物技术领域，具体地说，涉及黄瓜CsMYB6基因在调控植物表皮毛及果刺发育中的应用。

背景技术

黄瓜(Cucumis sativus L.)是葫芦科(Cucurbitaceae)甜瓜属(Cucumis)一年生草本植物，染色体数为2n＝2x＝14。黄瓜原产于温暖湿润的喜马拉雅山南麓印度北部地区，在我国已有2000多年的栽培历史，并已成为黄瓜的次生起源中心。黄瓜是世界四大重要蔬菜作物之一，也是我国设施栽培的主要蔬菜种类，在我国的蔬菜生产中占有重要地位。

黄瓜的果实是由子房和花托共同发育而成的瓠果。果实的商品性，例如瓜把长短、果瘤大小、果刺密度等，是影响产品市场销售的主要因素。与欧美国家鲜食黄瓜果实均为无刺瘤类型相比，我国市场供应的黄瓜果实则绝大多数为密刺瘤类型及少量稀刺瘤类型品种。因此，在综合考虑抗病性、丰产性等综合性状的同时，选育果实刺瘤状况等外观品质符合市场需求的品种成为黄瓜育种的目标之一。

表皮毛是大多数植物地上部分表皮组织所特有的一种结构，表皮毛的形态多种多样，而且在不同生物中有不同的功能。有的表皮毛由单细胞构成，有的由多个细胞构成；有的具有分支，有的则不具有分支；有的有腺体，有的则无腺体。作为植物组织表面的表皮毛，它的主要功能是增加表皮层厚度，以减少热量和水分的散失；同时它还保护植物免受昆虫和病原体的侵害以及降低机械损伤和紫外光伤害。一些特化的表皮毛还具有很重要的经济作用。比如，棉纤维(又称为种子表皮毛)作为重要的天然纤维，是纺织工业重要的原材料。黄瓜等 蔬菜的表皮毛不仅具有保护功能，还影响了果实的商品性质，研究表明黄瓜的表皮毛为多细胞、无分支表皮毛，果实上的果刺与叶片上的表皮毛形态结构一样，均为多细胞无腺体的表皮毛，茎叶上的表皮毛是由4-9个长形细胞组成，纵状排列成杆状，基部的细胞膨大，顶端细胞呈杆状，细胞壁角质化，质地硬而脆。黄瓜植株茎、叶、卷须、花萼、子房表面均覆有表皮毛，多数黄瓜品种子房表面有刺瘤，刺瘤随着果实发育膨大而随之长大。

模式植物拟南芥表皮毛遍布于叶片、萼片、叶柄和茎，无腺体，是典型的单细胞表皮毛。一般长为200-500μm，3-5个分支。在不同的器官上，表皮毛的形态和密度有很大差异，莲座叶表皮毛有3–4个分支，而茎生叶表皮毛的分支数较少，茎上的表皮毛没有分支。拟南芥表皮毛虽然不分泌化学物质，但可以阻碍草食动物的侵害。拟南芥表皮毛的发育过程可作为一种很好的模式系统来研究细胞命运决定、细胞周期调控、细胞极性以及细胞增大等细胞分化方面的问题。近几年，对其发育的分子机制研究取得了很大进展。

目前对拟南芥表皮毛发育的研究主要集中在莲座叶上的表皮毛，它们由新叶基部快速分裂的原表皮细胞发育而来。建立在形态学标准基础上，拟南芥表皮毛发育可分为6个阶段。阶段1：起始阶段，一个定向的表皮细胞相对于周围的表皮细胞快速膨胀，细胞核进行核内复制。阶段2：当表皮毛前期细胞扩展到比周围细胞直径大2–3倍时，开始出现垂直于表皮细胞层面的凸起，产生了表皮毛细胞的杆状结构。阶段3：随后，正在生长的细胞顶端发育出细胞增大的共轭焦点，表皮毛分支开始发生。拟南芥叶表皮毛根据地理品系一般会形成2–4个分支。分支的方向与叶片基部到顶部轴向相互对齐，且分支间的角度非常规则。阶段4：在所有分支发生后，细胞通过弥散性生长继续增大，这样该细胞在直径和高度上就会有所增大。起初，正在生长的表皮毛分支是钝的。阶段5：随后，顶端逐渐变尖。阶段6：在细胞增大 停止后，表皮毛细胞表面形成数量不等的乳突，周围由一圈表皮支持细胞围绕。表皮毛在经历了这6个阶段的发育过程后，其形状、大小、空间排布发生了根本性变化，暗示这个过程的完成需要大量基因的参与。大量在表皮毛发育方面有缺陷的拟南芥突变体已经被分离出来。根据基因突变影响表皮毛发育的时期来进行分类，可以将突变体分成5类。第1类与表皮毛发育起始相关，表现为表皮毛数量的增多或减少；第2类与核内复制的调控异常相关，这些异常包括核内复制周期数目的变化以及从有丝分裂到核内复制的转变模式的变化；第3类突变体的表现为表皮毛分支数的增多或减少；第4类突变体与表皮毛伸展方位相关，表现为表皮毛无序生长；第5类突变体表现为表皮毛的成熟模式异常。

目前研究较多的表皮毛分支调控基因有AN、NOK、STI、FRC、TFCA、TFCC和ZWI。近年来，NOK基因被确定为MYB6基因，一种MIXTA-like类转录因子，在控制拟南芥表皮毛分支的生成中起到了重要作用。有研究表明微管和微丝在表皮毛分支形成过程中起到了重要作用，微管参与表皮毛突起形成的起始和定位，微丝参与接下来的突起延长过程。