[发明专利]编码胞间连丝定位蛋白的GhPDLP6-3基因及其用途

说明书

本发明为编码胞间连丝定位蛋白的GhPDLP6‑3基因及其用途，涉及GhPDLP6‑3基因及其在提高植物对黄萎病抗性中的用途，以及提高植物对黄萎病抗性的方法。源于陆地棉纤维和胚珠优势表达的GhPDLP6‑3基因，在目标植物中异源表达后，不仅促进主根的伸长，而且提高了目标植物对黄萎病的抗性，可应用于作物抗病的基因工程改良。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域。涉及编码植物胞间连丝定位蛋白的基因及其用途。

背景技术

黄萎病严重影响作物的产量和品质，全球每年因黄萎病引起的损失达数十亿美元(Pegg et al.,2002)。报道称马铃薯因感染黄萎病年产量减少50％以上，通常情况下可以引起10-15％的减产(Powelson et al.,1993；Rowe et al.,1987，2002)。生菜种植区，黄萎病引起的损失非常容易达到100％(Subbarao et al., 1997)。Levin(2003)等研究发现，油橄榄因黄萎病引起的减产可以达到70％以上。黄萎病是棉花生产上的一种毁灭性病害，严重影响棉花产量和纤维品质，是发展棉花生产的重要限制因子之一，目前仍无较为有效的防治方法(张一豪等，2018)。比如，澳大利亚、巴西、保加利亚、中国、希腊、秘鲁、土耳其、乌干达、美国和乌兹别克斯坦等国家，可以造成30％以上棉花的减产(Bolek et al.,2005)，发病严重的地区或年份减产可以达到100％。

黄萎病主要是由大丽轮枝菌Verticillium dahliae Kleb和黑白轮枝菌Verticillium alboatrum侵染引起的一种土传维管束病害。前人研究大丽轮枝菌侵染棉花过程时，发现病菌的分生孢子首先吸附在根的表面，经过3～5d其菌丝可以到达皮层，最后菌丝到达维管束并迅速扩展繁殖，使植株产生感病症状(肖红利等，2014)。黄萎病菌寄主范围广，可以侵染包括所有双子叶植物在内的200 多种植物，病原菌能以微菌核的形式在土壤中存活20年左右(Klosterman et al., 2009)。此外，黄萎病菌还有分布广、危害重、传播途径多等特点，是作为生产中最具毁灭性的病害之一，生产也上一直没有理想的防治技术与控制方法。实践证明，利用抗病品种是防治黄萎病危害的唯一经济有效的途径。传统育种方法虽然能利用作物本身或亲缘种的抗性基因选育抗病品种，但存在着可利用的抗性品种资源少，选育时间长，耗资大等缺点。随着植物基因工程技术的不断发展以及对植物和病原物相互作用的深入了解使得将外源抗性基因导入植物来提高抗病性成为一条有效途径。通过转基因技术可以打破传统育种中的种间不亲和现象，消除杂交障碍，极大地拓宽了抗性基因的来源和应用(Grover and Gowthama,2003)。

胞间连丝是由相邻细胞的质膜穿过细胞壁连接形成一种由膜和蛋白质构成的超分子复合体。在高等植物中，胞间连丝将相邻细胞的胞质和膜系统紧密联系起来，成为细胞间物质运输和信号传递的重要桥梁(胡忠等，2001)。物质通过胞间连丝运输被称为共质体运输，长距离的共质体运输依赖于连接筛分子、伴胞和维管束鞘细胞之间的胞间连丝。胞间连丝作为一个可控的门控通道，既可以介导碳水化合物等小分子物质的共质体运输，也可以介导蛋白质和RNA这样的大分子的细胞间运输。除了这些生理作用，病毒粒子也可以通过胞间连丝进行传播(Wolf et al.,1989)。

Thomas等人首次在拟南芥悬浮培养细胞中发现了胞间连丝定位蛋白，由于其在不同物种中都定位于胞间连丝上，所以命名为PDLP (Plasmodesmata-Localized Protein)，在拟南芥中PDLP家族共有8个成员 (Thomas et al.,2008)，其分子量约为30-35KDa，N末端由两个富含Cys重复序列的DUF26结构域组成，中间含有一个跨膜结构域，C末端是一个短的胞质尾巴。其中DUF26结构域是植物系统特有的，含有该结构域的蛋白质可以响应生物和非生物胁迫(Czernic et al.,1999；Du and Chen,2000；Ohtake et al.,2000；Chen et al.,2003；Acharya et al.,2007；Zhang et al.,2008)。