[发明专利]陆地棉GST基因簇及其在提高植物黄萎病抗性中的应用

说明书

本发明公开了陆地棉GST基因簇及其在提高植物黄萎病抗性中的应用。本发明首次公开了陆地棉GST基因簇，其包括棉花黄萎病抗性基因GhAt09g1508、GhAt09g1509和GhAt09g1510，并揭示了其生物学功能，含有所述基因簇或所述抗性基因的植物显示出黄萎病抗病性。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体地说，涉及陆地棉GST基因簇及其在提高植物黄萎病抗性中的应用。

背景技术

棉花黄萎病(Verticillium wilt)是一种土传维管束病害，其病原菌主要是大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)和黑白轮枝菌(Verticillium albo-atrum)，于1935年由美国引进斯字棉4B品种时传入我国。目前黄萎病已扩展到我国三大棉区，严重威胁着我国棉花产业安全。2009年，我国有超过50％的棉田不同程度的发生黄萎病。调查发现，大丽轮枝菌是我国各大棉区棉花黄萎病的主要致病菌。棉花黄萎病一旦发生，会造成发病面积不断扩大，发病程度不断加深，持续时间不断延长，最终造成连年减产及纤维品质下降。棉花黄萎病防治难度较大，化学防治常造成严重环境污染，且至今还没有有效的化学药剂或手段控制该病的发生。实践证明，培育抗病品种较轮作倒茬、药剂防治等措施更加环保、有效，越来越受到育种家的重视。常规育种方法在培育棉花抗病品种中发挥了重要作用，但由于育种方法单一、陆地棉遗传基础狭窄、棉属种间远缘杂交困难等原因，导致育种进展缓慢，不能满足生产需求。而利用生物技术手段发掘棉花黄萎病抗性基因，探索、解析棉花抗黄萎病机制，对于培育抗病品种具有极其重要的理论价值和应用前景。

GST基因家族是一类古老的、由多个亚类组成的多样性基因家族，广泛分布于动物、植物、细菌和真菌中。植物GST基因家族类型划分最初是根据GST蛋白质结构的保守性、底物特异性及免疫特性等，分为Type I(Phi)，Type II(Zeta)，Type III(Tau)，Type IV(Theta)四种类型。随着对GST研究的不断深入，科学家在植物体内又发现了脱氢抗坏血酸还原酶(Dehydroascorbate reductase,DHAR)和Lambda两个新类型的GST亚类。随后，Oakely等又将四氯氰醌脱卤素酶(Tetrachlorohdroquinone dehalogenase,TCHQD)、真核翻译延伸因子1B的γ-亚基(theγ-subunit of the eukaryotic translationelongation factor1γ,EF1Bγ)归入植物GST基因家族。最后，研究发现一类微粒体蛋白MAPEG类(Membrane Associated Protein in Eicosanoid and Glutathione metabolism,MAPEG)也属于GST基因家族，其具有膜相关蛋白特性。至此，植物中的GST包含Tau、Phi、Zeta、Theta、Lambda、DHAR、TCHQD、Ef1bγ和MAPEG九个亚类。其中，Tau类和Phi类是植物中特有的GST，同时也是含量最为丰富的类别，具有抗除草剂功能，这两类是以丝氨酸为活性位点进行催化作用，也是唯一用同源亚基二聚化而行使解毒功能的GST。其中Tau类通常有1个内含子；Phi类一般有两个内含子。实际生产中，生物和非生物胁迫常导致棉花减产、纤维品质下降，而GST在植物抵抗生物和非生物胁迫过程中常发挥重要作用。

发明内容

本发明的目的是提供陆地棉GST基因簇及其在提高植物黄萎病抗性中的应用。

为了实现本发明目的，本发明提供的陆地棉GST基因簇，所述基因簇包括基因GhAt09g1508、GhAt09g1509和GhAt09g1510，它们的核苷酸序列分别为：

i)SEQ ID NO:1-3所示的核苷酸序列；或

ii)SEQ ID NO:1-3所示的核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个核苷酸且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列；或