[发明专利]调控棉花株高基因GhCYP701A1的克隆及应用

说明书

本发明公开了调控棉花株高基因GhCYP701A1的克隆及应用，属于生物技术领域。一个棉花赤霉素合成相关基因，即细胞色素P450家族中的GhCYP701A1基因，其序列见SEQ ID NO.1的序列。通过病毒介导的转基因沉默(virus induced gene silencing，VIGS)技术对该基因沉默后发现，基因沉默植株的株高较对照植株显著下降，并且对其内源赤霉素含量的测定也发现该基因沉默后内源赤霉素含量较对照显著下降。通过以上结果表明，该基因参与了赤霉素的合成并能够调控植株高度。

本发明涉及一种调控棉花株高基因GhCYP701A1的克隆及应用，属于生物基因工程技术领域。

背景技术

棉花是一种重要的经济作物，天然棉纤维是世界纺织工业的主要原材料。棉属(Gossypium spp.)中有四个栽培种，包括异源四倍体的陆地棉(Gossypium hirsutum L.)和海岛棉(G.barbadense L.)，二倍体的草棉(G.herbaceum L.)和亚洲棉(G.arboreum L.)可以生产纺织用天然纤维。其中，陆地棉因产量高、适应性广等特点主导了世界棉花生产。

株高是高等作物的重要农艺性状之一，植株过高容易引起倒伏而减产，而矮生植株抗倒伏能力强，高产；同时合理株型又是高产品种的生育基础和形态特征，其中矮生性状是理想株型性状的一个重要方面，因而矮化育种对培育理想株型具有十分重要意义。棉花作为大棵作物，植株较高，受大风、雨涝的影响极易倒伏，导致减产并影响纤维的品质。通过矮化育种来控制株高，可以有效解决倒伏问题，从而实现棉花品种的稳产、高产。此外，随着劳动力成本的逐年提高，植棉成本增加，棉农收益下降，而实施机采棉技术是降低植棉成本和实现棉农增收的有效手段。但是，机采棉对棉花的株型有着一定的要求：第一果枝离地面20～25cm，主茎节间长度6～7cm，株高在65～70cm。虽然化学调控可以达到这一目的，但是大量缩节胺的使用又会给棉农增加较大的经济负担。

目前，棉花株高的研究在质量性状和数量性状研究中都有所涉及。在质量性状方面主要是棉花矮杆突变体的获得，例如矮早1号(何鉴星等，1996)，矮化突变体AS98(Zhanget al.2011)，陆地棉超矮秆突变体(陈旭升等，2007)。但是控制这些突变体材料基因的克隆还未见报道。到目前为止，只有Yang等(Yang et al.2014)通过标签在基因组中步移发现转基因造成PAG1基因(该基因参与油菜素内酯合成途径)的插入失活后，转基因后代植株表现为矮化表型。

细胞色素P450(CYP450)是一种半硫代酶，参与了从细菌到人类的多种生物合成和异种生物途径。它们催化的反应非常多样，但通常是基于分子氧的活化和异质裂解，将其中一个原子插入底物，并还原另一个原子形成水。CYP450是植物中最大的基因家族之一，拟南芥基因组中有244个CYP450基因(和28个假基因)，参与木质素、木栓质、角质等大分子物质或激素和信号分子的生物合成或分解代谢。在拟南芥CYP450基因家族中CYP88和CYP701参与了赤霉素合成代谢，这两类基因的突变能够导致拟南芥植株矮化表型的出现(Baket al.2011)。

参考文献：

Bak,S.,F.Beisson,G.Bishop,B.Hamberger,R.Hofer,S.Paquette and D.Werck-Reichhart(2011).Cytochromes p450.Arabidopsis Book 9:e0144.

Yang,Z.,C.Zhang,X.Yang,K.Liu,Z.Wu,X.Zhang,W.Zheng,Q.Xun,C.Liu,L.Lu,Z.Yang,Y.Qian,Z.Xu,C.Li,J.Li and F.Li(2014).PAG1,a cotton brassinosteroidcatabolism gene,modulates fiber elongation.New Phytol 203(2):437-448.