[发明专利]一种棉花抗旱相关基因GhRCHY1及其应用

说明书

本发明公开一种棉花抗旱基因GhRCHY1及其应用，属于生物技术应用领域。本发明涉及的GhRCHY1基因，其编码一个锌指蛋白。本发明提供了GhRCHY1在异源四倍体陆地棉遗传标准系TM‑1中的全长ORF核苷酸序列，基因组序列和氨基酸序列。棉花中的GhRCHY1基因受非生物胁迫显著诱导表达。通过农杆菌介导的遗传转化方法获得了过表达转基因棉花材料。对后代纯合转基因株系苗期自然干旱鉴定，发现与转基因受体材料相比，过表达该基因可显著提高植株耐旱性；同时，病毒诱导的基因沉默(VIGS)干扰其表达则显著降低植株耐旱性，表明该基因在棉花抗旱胁迫过程中起重要作用。

技术领域

本发明属于生物技术应用领域，涉及一种棉花GhRCHY1基因及其应用，该基因编码一个锌指蛋白。通过对棉花干旱胁迫下的转录组数据系统分析，发现GhRCHY1基因显著上调表达。通过农杆菌介导的遗传转化方法获得了过表达转基因棉花材料。对后代纯合转基因株系苗期自然干旱鉴定，发现与转基因受体材料相比，过表达该基因可显著提高植株耐旱性，病毒诱导的基因沉默(VIGS)干扰其表达则显著降低植株耐旱性，表明该基因在棉花抗旱胁迫过程中起重要作用。

背景技术

非生物胁迫(包括干旱、高盐、低温等)严重影响作物的生长发育。而近年全球水资源短缺、土壤盐渍化、频繁的极端天气更加剧了这一趋势(FAO，2009)。适应非生物胁迫，提高作物对环境适应能力是现今新品种选育需求之一。棉花是世界性重要的经济作物，我国是世界棉花生产、消费和进口大国，同时也是纺织服装生产贸易大国，在世界植棉国中占有举足轻重的重要位置。但是，我国主要产棉区也是重要的粮食或其它重要经济作物的产区，粮棉、粮经争地的矛盾历来十分突出，进一步加剧了对棉花耐逆性需求。有效应对这一挑战，创制抗逆新材料，培育抗逆新品种是基础。因此，发掘耐旱关键基因资源，利用基因工程、分子育种等手段，结合传统育种技术创制抗逆优异种质资源，培育高产、优质、多抗新品种，提高其广适性和耐逆水平。

锌指蛋白(ZFP,Zinc Finger Protein)是一类具有“手指状”结构域的转录因子，最早由诺贝尔奖获得者Klug和同事在爪蟾转录因子IIIA(TFIIIA)蛋白质中首先发现。根据半胱氨酸(C)和组氨酸(H)残基的数目和位置可将锌指蛋白分为C2H2,C2HC,C2C2等亚型，是植物转录因子家族的一个主要成员，在植物胁迫响应和发育过程中起着各种各样的调节作用(Kim et al，2001；Sakamoto et al，2004；de Lorenzo et al，2007；Xu et al，2007)。明确不同成员在植物抗性形成方面的作用,对于调控植物抗性和利用基因工程改良植物抗性有重要意义。

锌指蛋白(zinc finger protein)是一类能结合锌离子并能在锌离子的作用下折叠成手指状结构域的转录因子。1985年，Miller首次在非洲爪蟾的卵母细胞中发现一种含有重复锌指结构域的转录因子(Miller et al，1985)。锌指蛋白普遍存在于真核生物中，如人类基因组编码约2％的锌指蛋白，主要是TFIIIA双锌指类型(Hoovers et al，1992)。目前已经从拟南芥、水稻、矮牵牛、棉花、大豆等植物中分离出了锌指蛋白，并且进行了功能鉴定，表明这些基因广泛的参与植物的胁迫应答和生长发育调控(Kobayashi A etal,1998；Sakamoto H et al,2000；Kim J C et al，2001；Yang et al,2006)。随着研究的深入，现已发现锌指蛋白还可以调节蛋白和蛋白之间、蛋白和脂质之间的相互作用(Matthews andSunde，2002；Matthews，2007)。这类蛋白通常和目的基因启动子或增强子区域的特殊DNA序列结合，来调控下游基因的表达，进而调控多种生物功能，如生长发育、激素应答、抗逆性、病原反应等(Kasuga M，1999；Singh K，2002)。有些锌指蛋白是植物所特有的，这些蛋白对植物的生长发育和耐逆性影响很大。目前的研究成果表明多数锌指蛋白是逆境响应的正调节物(Wolfe et al，2000；向建华等，2012；陈昌冬等，2012)。