[发明专利]棉花GhAS1基因、GhAS1蛋白、重组载体、重组菌及其应用

说明书

本发明涉及棉花GhAS1基因、GhAS1蛋白、重组载体、重组菌及其应用，属于基因工程技术领域。本发明通过RACE获得棉花GhAS1基因的cDNA全长，发现其与拟南芥AtAS1基因具有67％的相似性；并获得该基因编码的蛋白序列，发现其保守的DNA结合域和钙离子结合域与拟南芥AtAS1、金鱼草PHAN、玉米RS2和小麦WRS2具有高度的同源性。将GhAS1基因转化拟南芥突变体as1‑101，获得的转基因植株，研究转基因植株发现棉花GhAS1基因可以恢复Atas1突变体的表型缺陷，能够促进转基因植株的表皮毛发育，并且具有提高植物抗盐胁迫性的作用。

技术领域

本发明涉及棉花GhAS1基因、GhAS1蛋白、重组载体、重组菌及其应用，属于基因工程技术领域。

背景技术

棉花是最主要的纤维作物之一，在我国国民经济中占有重要的地位。随着耕地面积不断减少，粮棉争地矛盾加剧，棉花的种植区域逐渐靠近土壤贫瘠，甚至盐碱化地区。因此，提高棉花品种的抗盐胁迫能力具有重要的生产应用价值。拟南芥ASYMMETRIC LEAVES1(AT2G37630)和AtAS2(AT1G65620)基因参与了叶片的极性建成过程。与正常的野生型拟南芥相比，as1和as2突变体有许多的表型缺陷：两者的叶片都向下卷曲，并且长有附属结构叶瓣(leaf lobe)；叶柄和叶片较短，没有明显的主叶脉，叶脉的分枝数目较少且不对称；用突变体叶片在不含激素的培养基进行组织培养时，愈伤分化出根的频率比野生型叶片低，但是分化出茎的频率比后者要高；叶片近轴面极性分化的程度降低，荚果的形态也不正常。由此可知，AtAS1和AtAS2基因不仅影响叶片中侧轴方向的极性分化，还参与了近远轴的极性建立和整个叶脉系统的发育。AtAS1基因编码一种MYB蛋白，主要在子叶和叶原基维管组织、发育的叶片中表达。拟南芥as1-101突变体中AtGA20ox1基因的转录水平显著降低，相应的活性赤霉素的含量明显减少，表明AtAS1基因可以促进活性赤霉素的合成，增强植物体内的赤霉素信号。而赤霉素信号强度的变化则会影响植物诸多方面的生长发育，如种子中脂肪酸的含量和组成。研究认为增强拟南芥种子中的赤霉素信号既可以促进脂肪酸的合成，又同时可以加快脂肪酸的水解，使得成熟种子中的总脂肪酸含量降低。除此之外，赤霉素(GA)信号还可以促进表皮毛(trichome)的分化与发育。GA对表皮毛发育的影响是通过降解DELLA蛋白实现的。拟南芥中的DELLA蛋白(GAI、RGA、RGL1、RGL2和RGL3)可以抑制GLABROUSINFLORESCENCE STEMS(GIS，AT3G58070)、GIS2(AT5G06650)和ZINC FINGER PROTEIN8(ZFP8，AT2G41940)的表达，而这三个基因又可以在上游促进GL1和GL3的转录。GL1和GL3是表皮毛起始发育的关键促进因子，所以DELLA蛋白可以间接抑制表皮毛的形成。赤霉素信号可以促进DELLA的降解，解除其对GL1和GL3基因转录的抑制作用，从而促进表皮毛的起始和发育。同时，GAI蛋白可以抑制表皮毛的分枝，RGL1和RGL2则可以打破这种抑制，促进表皮毛的分枝。

人们最初是通过对金鱼草phantastica(phan)突变体的研究发现这一类基因的。phan突变体叶片与野生型金鱼草的扁平叶片相比存在严重的极性分化缺陷，主要表现在叶片的近轴面极性分化不充分，甚至出现针状叶等完全远轴面化的表型。同时，phan突变体中叶脉的结构也与野生型明显的不同。正常情况下，叶脉的韧皮部和木质部分别分布在远轴面和近轴面的一侧，但是，phan突变体中叶脉的木质部则被韧皮部包围着。分子水平的研究发现，PHAN基因编码一种MYB蛋白，该基因在叶原基中均匀表达。玉米中的ROUGH SHEATH2(RS2)和拟南芥中的AS1基因是金鱼草PHAN基因的同源基因。这些基因的功能主要是参与调控了叶片的生长发育过程。但是棉花AS1基因及其在抗盐胁迫和表皮毛发育过程的功能尚未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供了棉花GhAS1基因。

本发明还提供了上述基因编码的蛋白。

本发明还提供了包含上述基因的重组载体及重组菌。