[发明专利]调控棉花黄萎病抗性的棉花钙依赖蛋白激酶GhCPK33基因及应用

说明书

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及调控棉花黄萎病抗性的棉花钙依赖蛋白激酶GhCPK33基因及应用。本发明通过对陆地棉中接种黄萎病菌后，利用不同时间点RAN‑Seq数据进行分析，筛选得到一种受黄萎病诱导表达的依赖钙离子的蛋白激酶GhCPK33基因，该基因的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示；该基因编码的蛋白质序列如SEQ ID NO:2所示。通过VIGS体系，在棉花中沉默相应的基因，接种黄萎病菌，快速鉴定该基因在棉花黄萎病抗性中的功能。本发明分离的基因对棉花黄萎病的抗性中起负调控作用，沉默该基因，能够显著提高棉花对黄萎病菌的抗性。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及调控棉花黄萎病抗性的棉花钙依赖蛋白激酶GhCPK33基因及应用。

背景技术

棉花是我国重要的经济作物，而黄萎病素有棉花“癌症”之称，严重危害棉花的产量和纤维品质。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％，已成为制约我国棉花高产稳产的主要障碍之一。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。

Ca²⁺作为第二信使，在植物感知病原菌后激活相应的抗病响应中扮演着重要的角色。研究表明，在黄萎病菌侵入寄主的过程中，植物体内最先发生的生理变化就包括胞内Ca²⁺浓度的快速积累。经典的植物先天免疫模型(病原菌相关分子模式诱发的免疫(PTI)和效应子诱发的免疫(ETI))都通过调节胞内的Ca²⁺浓度，来激活下游的免疫反应以抵抗病原菌的入侵。目前认为，PTI反应会导致植物胞内Ca²⁺浓度瞬时而快速的积累，ETI则是诱导胞内相对持续而稳定的钙离子浓度升高。植物体内主要有钙调素(CaMs)、钙调素类蛋白(CMLs)，钙调磷酸酶(CBLs)以及钙依赖蛋白激酶(CPKs)四种Ca²⁺传感器蛋白(Ca²⁺-bindingsensory proteins)，其中钙依赖型蛋白激酶(calcium-dependent protein kinase,CPKs)的研究相对较多。钙依赖型蛋白激酶的结构可分为四部分：N端的可变区，丝氨酸/苏氨酸的蛋白激酶区，自抑制区以及钙调素类似区。在没有Ca²⁺存在的情况下，位于激酶区和钙调素相似区之间的自抑制区结合到激酶区的活性位点上，抑制激酶的活性。而Ca²⁺结合可以导致钙调素相似区构像发生变化，从而使自抑制区从激酶区的活性位点上释放而使激酶活化(吴峻岩,王茂广,吴能表等.植物中的CDPK/SnRK蛋白激酶家族.激光生物学报,2004,13(4):265-269)。