[发明专利]棉花长纤维高表达基因GhLFHE3及其转基因棉花制备方法和应用

说明书

本发明公开了棉花长纤维高表达基因GhLFHE3及其转基因棉花制备方法和应用，GhLFHE3基因的cDNA核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明在棉花中超量表达的GhLFHE3基因不仅可以促进转基因棉花纤维伸长，还能有效的降低转基因棉花对铝毒害的耐受性提高转基因棉花纤维品质。

技术领域

本发明涉及基因工程领域，具体涉及棉花长纤维高表达基因GhLFHE3及其转基因棉花制备方法和应用。

背景技术

棉花是世界上主要的纤维作物之一。棉花纤维细胞是棉花胚珠外珠被表皮细胞经分化突起和极性伸长而成的单细胞。其生长发育过程分为四个既明显区分又有所重叠的时期：纤维细胞起始期、纤维细胞伸长期、次生壁增厚期和脱水成熟期。每个时期都有各自的特点，但相邻发育时期又有所重叠。纤维发育的每个时期对纤维的产量和/或品质都有影响，纤维的分化起始决定了单粒胚珠中纤维的数量，纤维细胞伸长速率和持续时间主要决定了纤维的长度，同时也影响纤维产量；次生壁沉积的方式和持续时间主要决定了成熟纤维的强度和次生壁厚度。纤维伸长期是(初生壁合成期)从开花当天开始，可以持续到开花后25天(25DPA)，主要进行细胞极性伸长和初生细胞壁的合成，这时期的纤维伸长速率和持续时间决定纤维的最终长度，陆地棉纤维长径比可达1000-3000。但迄今为止，我们对调控纤维伸长的有效基因仍知之甚少。

棉花ligonlintless-1(li-1)突变体是棉花栽培种TM-1的一个自然突变体，该突变体具有极短的纤维，而纤维细胞的分化和起始与野生型没有明显差异，因此li-1突变体是研究纤维细胞伸长的良好材料。利用2-DE和本地化EST数据库支持的MS/MS技术，zhao等人在li-1和TM-1的12DPA纤维细胞中发现81个差异表达的蛋白质，而在6DPA纤维中没有发现明显的差异表达蛋白(ZhaoPM，WangLL，HanLB，WangJ，YaoY，WangHY，DuXM，LuoYM，XiaGX(2010)ProteomicidentificationofdifferentiallyexpressedproteinsintheLigonlintlessmutantofup landcotton(GossypiumhirsutumL.).J.ProteomeRes9:1076-1087)。但是2-DE技术难以检测低丰度蛋白质，因此可能漏检对纤维伸长有重要调控作用的蛋白。Liu等人通过转录组分析证实，有577个转录本在6DPA的li-1和TM-1纤维中差异表达，而在0DPA胚珠和3DPA纤维中仅有少许基因的差异表达(LiuK，SunJ，YaoLY，YuanYL(2012)TranscriptomeanalysisrevealscriticalgenesandkeypathwaysforearlycottonfiberelongationinLigonlintless-1mutant.Genomics100:42-50)。这些结果说明突变体的纤维变短是与纤维伸长期相关基因的表达变化有密切关系。

鞘脂(sphingolipids)是含有长链鞘样碱基骨架的一类结构复杂的脂类分子，它广泛存在于真核生物中。动物、植物和真菌细胞中约有300-400个不同种类的鞘脂分子(Hannun and Luberto，2000)。鞘脂不仅是生物膜结构的重要成分，也是重要的生物活性分子。鞘脂是生物膜上脂筏的主要组成成分，而脂筏是生物膜的重要部位和性质调控中心。不同种类的鞘脂存在于不同组织中，甚至是同一组织的不同细胞类型中。