[发明专利]黄瓜CsGL2-LIKE基因及其参与调控雄花部分败育中的应用

说明书

本发明提供了黄瓜CsGL2‑LIKE基因及其参与调控雄花部分败育中的应用。本发明提供的黄瓜CsGL2‑LIKE基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示，其编码蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明构建了CsGL2‑LIKE基因的干扰载体，并利用农杆菌介导的转化技术将其转入黄瓜中，证明CsGL2‑LIKE基因的下调造成黄瓜雄蕊的形态以及花粉活力发生变化，导致转基因植物的雄花部分败育，花粉活力下降，花粉管伸长能力受阻，而雌花没有受到影响，说明CsGL2‑LIKE的功能与黄瓜雄花部分败育相关，暗示该基因可在黄瓜育种及品质改良中具有重要改良潜能作用。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体地说，涉及黄瓜CsGL2-LIKE基因、其编码蛋白与应用。

背景技术

植物雄性不育指的是雄配子发育异常而雌配子正常发育，能接受外来花粉正常授粉的现象。根据遗传模式的差异，植物雄性不育主要分为核不育(Genic male sterility,GMS)和胞质不育(cytoplasmic male sterility,CMS)。而依据败育的时期和花药组织细胞学特征，雄性不育又分为绒毡层和花粉无细胞发育异常的孢子体不育(sporophytic male-sterility)和小孢子或花粉粒发育异常的配子体不育(gametophytic male-sterility)两种形式。雄性不育一直是育种中的热点，例如水稻中的雄性不育系大大提高了水稻的杂种优势提高了水稻的品质以及育种的效率。在其他物种如玉米、油菜、甘蓝等作物中得到了广泛应用。

黄瓜是世界范围内重要的栽种蔬菜之一，也是我国十大主要园艺作物之一。黄瓜的有关雄性不育的突变体目前只有5类：A、无花瓣不育突变体(ap)；B、多向性花粉败育(ms-l)；C、雄花败育的现象(ms-2)；D、花朵关闭；E、雄性不育(ms-3)。还有一些糖转运过程中的基因下调造成雄花败育这样的现象，如CsSUT1以及CsHT1。

黄瓜CsGL2-LIKE基因隶属于HD-ZIP IV家族，其家族基因在模式植物拟南芥中的报道主要以调控表皮毛和根毛的起始发育为主。迄今为止，无任何相关HD-ZIP IV参与黄瓜雄性不育的报道。

发明内容

本发明的目的是提供黄瓜CsGL2-LIKE基因及其参与调控雄花部分败育中的应用。

为实现本发明的目的，本发明将Csa3G484840定位候选基因。设计引物：5'-ATGGGTGCCGACATGTCCAA-3'和5'-TTAATCCTCCTCACAACACATGCTG-3'。运用PCR扩增的方法从黄瓜(Cumcumis sativus L.)cDNA中克隆得到该基因全长并将该基因片段命名为CsGL2-LIKE。然后构建黄瓜CsGL2-LIKE基因的重组表达载体，将重组表达载体成功转化黄瓜植株。获得的转化株系与同时期的对照株系相比，雄蕊的形态以及花粉活力发生变化并呈现转基因株系黄瓜雄花部分败育，花粉活力下降，花粉管伸长能力受阻。主要体现52％花粉管伸长受阻48％花粉的活性下降，后期收获种子明显干瘪。另外，花当天的雄花的鲜重相比于野生型明显减少。

具体地，本发明的提供的黄瓜CsGL2-LIKE蛋白，其具有：

1)如SEQ ID No.1所示的氨基酸序列；或

2)SEQ ID No.1所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或增加一个或多个氨基酸且具有同等活性的由1)衍生的蛋白质。

本发明提供了编码所述CsGL2-LIKE蛋白的基因，其具有：

1)SEQ ID No.2所示的核苷酸序列；或

2)SEQ ID No.2所示核苷酸序列经取代、缺失和/或增加一个或几个核苷酸；或

3)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。