[发明专利]一种提高棉花产量的融合基因、植物表达载体、转化体及应用

说明书

本发明涉及一种提高棉花产量的融合基因、植物表达载体、转化体及应用，属于植物基因工程技术领域。本发明所述融合基因包括含RNA干扰的棉花细胞分裂素氧化酶基因GhCKX3bRNAi和花原基特异启动子AGIP；所述GhCKX3bRNAi的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示；所述花原基特异启动子AGIP的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明融合基因所改良的棉花植株生长正常，铃重和纤维产量明显提高，棉花纤维品质没有明显变化，能在不占用有限耕地的情况下，为食品工业提供更多的蛋白和油料来源，并为纺织工业带来更多的纤维原料，产生巨大的经济效益。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及一种提高棉花产量的融合基因、植物表达载体、转化体及应用。

背景技术

棉花是世界上最重要的天然纤维作物，同时也是重要的油料作物(Chen ZJ etal.,(2007)Toward sequencing cotton(Gossypium)genomes.Plant Physiology 145:1303-1310)。全球种植商业棉的国家超过80个，种植面积约为3300万公顷，占世界耕地面积的5％。目前，有150多个国家参与棉花进出口贸易，每年棉花相关产业的经济价值超过5000亿美元(张爱民等(2016)品质支撑农作物产业与未来发展.中国农业科学49:4265-4266)。我国是世界上最大的纺织品生产国和消费国，棉花产业在我国的国民经济中具有举足轻重的地位。另外，去壳后的棉籽含油量可达30％～38％，且棉籽油含有大量不饱和脂肪酸，其中人体必需氨基酸-亚麻油酸的含量占将近50％，是一种营养丰富的食用油来源，在世界食用油使用排行榜中居第六位(Sekhar SC,Rao VKB(2011)Cottonseed oil as healthoil.Pertanika Journal of Tropical Agricultural Science:17-24；Xu C,ShanklinJ(2016)TriacylglycerolMetabolism,Function,andAccumulation in PlantVegetativeTissues.Annu Rev Plant Biol 67:179-206)。同时，棉籽不仅是一种重要的油料资源，而且是一种重要的蛋白资源。经脱壳提取油脂后所得的棉籽饼粕中，蛋白质含量可达40％～50％，其品质与豆类蛋白相似，营养价值高于大部分谷类蛋白(赵冬冬,刘晓宇(2009)棉籽蛋白的研究进展.农产品加工5:27-30)。由于普通棉籽含有高浓度的有毒化学物质棉籽酚，并不适合人类和大多数动物食用，一般用作饲料喂养牛羊等拥有多个胃室的动物。但随着低酚棉育种技术的不断进步，目前已经培育出多个低酚棉材料，并且2019年美国批准新型低酚棉转基因棉花用作人和动物的食品原料(“Petition for Determination ofNon-regulated status forUltra-Low Gossypol Cottonseed(ULGCS)TAM66274”)，极大的增加了棉籽的使用范围。随着经济的进步、人口的增加使得可用耕地面积日渐减少，与此同时人们对纯棉产品、食用蛋白和油的需要却不断增加。如何在不占用有限耕地资源的前提下增加棉花纤维和棉籽的产量就成为摆在广大棉花科研工作者面前的一个重要课题。能否迅速提高我国棉花产量，直接关系到我国棉花产业的兴衰和纺织品生产加工业的生存与发展。

棉花遗传基础狭窄，单靠现有的棉花遗传种质资源和常规育种手段已经难以大幅度提高棉花产量。利用基因工程技术育种可以打破物种间的遗传障碍，实现优良目的基因的定向转移，同时具有后代易于稳定，育种周期短等优点，这为棉花纤维和种子产量的提高开创了新的途径。虽然，目前科研工作者已经通过增加棉花胚珠表皮纤维的起始数目或增加植株的光合产物的积累在一定程度上增加了棉花纤维或种子的产量，但是由于单个胚珠的表面积一定，限制纤维的增产潜力，同时胚珠表面纤维的增加竞争了种子的养分供给，严重抑制了种子的生长和发育。

发明内容