陆地棉GhBGH2基因在调控棉花耐盐性中的应用

allin2025-07-08  13


本发明涉及植物基因工程,特别涉及陆地棉ghbgh2基因在调控棉花耐盐性中的应用。


背景技术:

1、植物在生长和发育中经常遭受不利的条件而受到胁迫,包括生物胁迫,如:病原体、食草动物或者是寄生微生物等,以及非生物胁迫,如:寒冷、干旱以及高盐等。其中非生物胁迫造成农业生产力下降,制约着农作物的生长发育、品质产量和种植分布。壤中盐分的过多会严重影响农作物的生产,从全世界范围来看,土壤盐渍化是限制全球农作物产量的主要非生物胁迫之一。土壤盐碱化的主要原因是碳酸盐、碳酸氢盐、钙镁氯化物过多,特别是钠离子和氯离子干扰土壤的水势,影响土壤中的离子稳态。盐胁迫通过改变植物的膨压和光合速率来降低植物的生长速度。土壤中的盐分过多,会对根部产生渗透作用,而组织中的盐分过多,会造成细胞毒性,从而影响植物的生长。

2、棉花具有很好的经济价值,是纺织工业中不可或缺的原料,中国棉花产量位居世界前列但需求量也很大。棉花虽然比其他植物耐盐能力强,但土壤盐碱化对棉花的生长发育仍有一定的影响,提高棉花的抗盐性有利于增加棉产量。因此,在棉花中筛选耐盐基因,研究棉花耐盐分子机制,培育具有优良性状的耐盐棉花品种不仅能够丰富棉花耐盐基因资源,而且对于提高棉花的产量也有重要的现实意义。

3、病毒介导的基因沉默(virus-induced gene silencing, vigs)是植物体内普遍存在的一种遗传免疫机制,属于转录后基因沉默。当携带含有内源基因片段的病毒载体侵染寄主植物后,能够激活植物自身的免疫系统;在识别并降解病毒rna的同时也会产生含内源目的基因的microrna,这些microrna与靶基因的mrna结合,之后被dicer酶降解,从而使目的基因表达水平下降或功能丧失。其中由烟草脆裂病毒(tobacco rattle virus, trv)诱导的基因沉默(trv- vigs),以其沉默效率高、持续时间长,寄主植物病毒症状轻,不会掩盖沉默表型,且在各种组织均可产生基因沉默等优点,成为目前应用最为广泛的一类基因沉默体系。trv- vigs已在茄属的番茄、烟草、辣椒、拟南芥、麻风树、矮牵牛等植物上成功应用。

4、植物cla 1基因编码1-deoxyxylulose 5-phosphate synthase,参与叶绿体发育过程,进化中高度保守,cla1基因突变体cla1-1有明显的白化表型,是易于识别的标记性状。棉花是世界性重要的经济作物。近年来,已有trv-vigs体系构建与应用的相关报道。以雷蒙德氏棉cla1基因序列设计目标沉默片段,gao等建立了基于农杆菌介导的棉花trv-vigs体系,并在不同遗传背景的6个棉花品种材料中成功应用,为棉花重要基因功能的鉴定奠定了基础(gao x , britt r c , shan l ,he p. agrobacterium-mediated virus-induced gene silencing assay in cotton[j].j vis exp, 2011(54):e2938-e2938)。进一步通过trv病毒抑制棉花抗黄萎病相关基因ghndr1和ghmkk2表达,使棉花受体更易感病,快速鉴定了基因功能(gao x, wheeler t, li z, kenerley cm, he p, shan l.silencing ghndr1 and ghmkk2 compromises cotton resistance to verticilliumwilt[j].plant journal, 2011, 66(2):293-305)。然而,trv-vigs能否广泛应用于棉花各品种,即该体系是否受寄主基因型的影响还不清楚,未见相关研究报道。近年来,棉花基因组研究取得快速进展,大量的棉花表达序列信息已在公共数据库释放,大量棉花重要基因的功能需进一步鉴定。因此,建立基于目标性状的不同棉花受体基因瞬时干扰表达体系,对于加速棉花功能基因组学研究进程,快速获得目标性状的候选功能基因具有重大意义。


技术实现思路

1、为解决上述技术问题,本发明提供的具体技术方案如下:

2、本发明第一方面提供了陆地棉ghbgh2基因,所述ghbgh2基因的核酸序列如seq idno .1所示;所述陆地棉ghbgh2基因编码的蛋白质的氨基酸序列如seq id no .2所示。

3、本发明第二方面提供了陆地棉ghbgh2基因在调控棉花耐盐性中的应用,所述应用的途径为通过敲除ghbgh2基因,提高棉花耐盐性。

4、本发明第三方面提供了一种耐盐性棉花的培育方法,包括以下步骤:

5、(1)设计ghbgh2基因的双靶位点,构建crispr/cas9载体,所述ghbgh2基因的核酸序列如seq id no .1所示;

6、(2)构建含步骤(1)所述crispr/cas9载体的农杆菌基因工程菌;

7、(3)将步骤(2)所述基因工程菌转化棉花植株,获得不含t-dna且稳定遗传的纯合突变体株系。

8、进一步地,步骤(1)中,所述设计ghbgh2基因的双靶位点的过程为,根据sgrna设计原则,选择在ghbgh2基因at和dt两个亚族相同的位置设计sgrna双基因组双靶位点,以确保沉默效率,选取ttctgcttcatacatccatatgg和agaccaaagagctacagacatgg为靶位点。

9、本发明第四方面提供了一种基于vigs体系构建的棉花中的ghbgh2基因沉默方法,所述ghbgh2基因的核酸序列如seq id no .1所示,包括以下步骤:

10、(a)ghbgh2基因沉默载体的构建;

11、(b)基因沉默载体转化农杆菌并侵染烟草验证所述基因沉默载体构建成功;

12、(c)农杆菌介导基因沉默载体转化棉花。

13、进一步地,所述ghbgh2基因沉默载体构建包括以下步骤:

14、(a1)获得目的基因ghbgh2保守区域的cds片段;

15、(a2)把cds片段整合到ptrv2载体上得到重组产物ptrv2-ghbgh2;

16、(a3)将重组产物ptrv2-ghbgh2转入大肠杆菌感受态细胞。

17、进一步地,所述步骤(a1)包括以下步骤:提取棉花的rna并反转录为cdna,根据ptrv2-ghbgh2载体的酶切位点和ghbgh2保守序列设计特异性引物,扩增出目的基因ghbgh2保守区域的cds片段。

18、本发明的有益效果:

19、本发明从棉花中分离得到ghbgh2基因,并首次发现在棉花中沉默ghbgh2基因,可使棉花具有耐盐性,丰富了棉花耐盐育种的基因资源,对耐盐植物的育种和筛选具有重要的理论意义。本发明所提供的ghbgh2基因应用于培育棉花耐盐新品种等方面,具有重要的应用价值。



技术特征:

1.陆地棉ghbgh2基因在调控棉花耐盐性中的应用,其特征在于,所述ghbgh2基因的核酸序列如seq id no .1所示,所述ghbgh2基因编码的蛋白质的氨基酸序列如seq id no .2所示;所述应用的途径为通过敲除ghbgh2基因,提高棉花耐盐性。

2.一种耐盐性棉花的培育方法,包括以下步骤:

3.如权利要求2所述的耐盐性棉花的培育方法,其特征在于,步骤(1)中,所述设计ghbgh2基因的双靶位点的过程为,选择在ghbgh2基因at和dt两个亚族相同的位置设计sgrna双基因组双靶位点,选取ttctgcttcatacatccatatgg和agaccaaagagctacagacatgg为靶位点。

4.一种基于vigs体系构建的棉花中的ghbgh2基因沉默方法,所述ghbgh2基因的核酸序列如seq id no .1所示,包括以下步骤:

5.根据权利要求4所述的一种基于vigs体系构建的棉花中的ghbgh2基因沉默方法,所述ghbgh2基因沉默载体构建包括以下步骤:

6.根据权利要求5所述的一种基于vigs体系构建的棉花中的ghbgh2基因沉默方法,所述步骤(a1)包括以下步骤:提取棉花的rna并反转录为cdna,根据ptrv2-ghbgh2载体的酶切位点和ghbgh2保守序列设计特异性引物,扩增出目的基因ghbgh2保守区域的cds片段。


技术总结
本发明公开了陆地棉GhBGH2基因在调控棉花耐盐性中的应用,属于植物基因工程技术领域。所述GhBGH2基因的核酸序列如SEQ ID NO.1所示;所述应用的途径为通过敲除GhBGH2基因,提高棉花耐盐性。本发明所提供的GhBGH2基因丰富了棉花耐盐育种的基因资源,对耐盐植物的育种和筛选具有重要的理论意义和应用价值。

技术研发人员:郭惠明,王裴林,李伟龙,周利利,郭文芳,苏晓峰,程红梅
受保护的技术使用者:三亚中国农业科学院国家南繁研究院
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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