[发明专利]一种增加东莨菪内酯含量提高棉花抗黄萎病能力的方法

说明书

本发明公开了一种增加东莨菪内酯含量提高棉花抗黄萎病能力的方法。通过编码基因GhF6`H1编码的阿魏酰辅酶A6`‑羟化酶1来调控棉花中东莨菪内酯的积累，从而提高棉花抗黄萎病能力，所述编码基因GhF6`H1的核苷酸序列为SEQ ID NO.1。本发明通过改变东莨菪内酯合成途径上的关键酶的高效表达，从而提高东莨菪内酯的含量，使植物获得更强的抗棉花黄萎病的能力，因此对阿魏酰辅酶A6`羟化酶1GhF6`H1基因的鉴定及其抗病功能鉴定，对提高棉花抗病能力具有重要意义。

技术领域

本发明总体涉及生物技术领域，具体涉及一种增加东莨菪内酯含量提高棉花抗黄萎病能力的方法。

背景技术

棉花是我国重要的经济作物，但是棉花黄萎病危害对棉花产业的发展造成了巨大损失。棉花黄萎病作为一种土传真菌病害，尚无有效防治措施。

参见图1，东莨菪内酯是一种植物衍生的天然产物，表现出显著的抗真菌活性等。东莨菪内酯具有香豆素核心结构苯骈α-吡喃酮，被认为植物在受到病菌侵染后，参与植物防御反应，表现出抗真菌活性。

AtF6`H1是首个从拟南芥中鉴定出控制东莨菪内酯合成的关键酶。阿魏酰辅酶A 6`-羟化酶1(F6`H1)属于2-氧化戊二酸依赖的双加氧酶(2-oxoglutarate-dependentdioxygenase,2OGD)家族，是一类含非血红素铁的可溶性蛋白，主要参与DNA修复等的生物合成、抗生素的生物合成和病菌胁迫响应等。Sun等研究表明，沉默东莨菪内酯生物合成关键酶F6`H1(阿魏酰辅酶A 6`-羟化酶1)，发现其蓝色荧光主要由东莨菪内酯及其β-糖苷形式东莨菪苷发出。明确东莨菪内酯有较强的抗真菌活性(Sun H,Wang L,Zhang B,et al.Scopoletin is a phytoalexin against Alternaria alternata in wildtobacco dependent on jasmonate signalling[J].Journal of Experimental Botany,2014,65(15):4305-4315)。王蕾等克隆了大豆阿魏酰辅酶A 6`-羟化酶1基因GmF6`H1。结果表明GmF6`H1在大豆根中的表达量最高，其次是荚果、叶和茎。GmF6`H1蛋白纯化，以阿魏酰辅酶A为底物研究其酶活特性，利用HPLC检测GmF6`H1能够催化阿魏酰辅酶A生成东莨菪内酯。转GmF6`H1基因超表达拟南芥根中东莨菪内酯含量高于拟南芥At F6`H1突变体(王蕾,张娟,魏丽娟等.大豆GmF6'H1基因的克隆及功能验证[J].西北植物学报,2015,35(02):213-219)。Kai等利用拟南芥的咖啡酰辅酶A O-甲基转移酶1(CCoAOMT1)和阿魏酰辅酶A 6`-羟化酶1(F6`H1)的T-DNA插入突变体，证明东莨菪内酯的生物合成强烈依赖于F6`H1(KaiK,Mizutani M,Kawamura N,et al.Scopoletin is biosynthesized via ortho-hydroxylation of feruloyl CoA by a 2-oxoglutarate-dependent dioxygenase inArabidopsis thaliana[J].Plant Journal,2008,55(6):989-999)。F6`H1在番薯(Ipomoeabatatas)中报道，命名为IB1(Matsumoto S,Mizutani M,Sakata K,et al.Molecularcloning and functional analysis of the ortho-hydroxylases of p-coumaroylcoenzyme A/feruloyl coenzyme A involved in formation of umbelliferone andscopoletin in sweet potato,Ipomoea batatas(L.)Lam[J].Phytochemistry,2012,74:49-57)。Vialart等在芸香(Ruta graveolens)中发现了C2`H(pcoumaroyl CoA 2`-hydroxylase)，它不仅催化对香豆酰辅酶A邻位羟基化生成伞形花内酯，还具有F6`H1的活性(Vialart G,Hehn A,Olry A,et al.A 2-oxoglutarate-dependent dioxygenase fromRuta graveolens L.exhibits p-coumaroyl CoA 2'-hydroxylase activity(C2'H):amissing step in the synthesis of umbelliferone in plants[J].The Plantjournal:for cell and molecular biology,2012,70(3):460-470)。