棉花GbCCD基因在抗黄萎病中的应用制造技术

本申请属于棉花基因抗性育种技术领域，具体涉及两个棉花GbCCD基因在棉花抗黄萎病中的应用的专利申请。鉴于SLs在作为一种新型激素在植物生物胁迫和非生物胁迫当中的重要作用，本申请中，发明专利技术人利用反向遗传学手段、基因工程技术、分子生物学和生物信息学等技术手段，通过对SLs合成基因CCD7/8表达量与V.dahliae响应关系研究、以及通过对CCD7/8基因沉默和相关调节通路研究，初步明确了CCD7/8基因在SLs棉花黄萎病抗病性中的调节机制及作用效果，而基于此研究，可为棉花黄萎病防治、以及抗黄萎病植物新品种培育奠定良好的技术基础，同时也为新的抗病基因筛选及抗性植物培育提供了新的借鉴和参考。的借鉴和参考。

【技术实现步骤摘要】
棉花GbCCD基因在抗黄萎病中的应用


[0001]本申请属于棉花基因抗性育种
，具体涉及两个棉花GbCCD基因在棉花抗黄萎病中的应用的专利申请。

技术介绍

[0002]棉花是天然纤维的主要来源及重要的油料作物，也是重要的经济作物之一。农业栽培中，棉花黄萎病是棉花种植过程中主要病害之一。棉花黄萎病，是一种由土传性大丽轮枝菌（Verticillum dahliae）所导致的真菌性病害，主要危害棉花的茎、枝、叶。由于大丽轮枝菌主要以微菌核的形式存在，因此，棉花黄萎病属于一种难以根除性的病害，防治极为困难。也因此，深入研究棉花与黄萎病菌之间的作用机制，解析棉花抗黄萎病相关基因的生物学功能，对于棉花抗黄萎病的防治具有重要的科研意义。
[0003]关于植物对病原体防御机制的现有研究表明，植物对病原菌的免疫识别主要有三种模式，即：病原体相关分子模式PAMP（Pathogen
‑
associated molecular pattern）触发的免疫反应PTI（PAMP
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triggered Immunity）、效应子激发的免疫反应ETI（Effector
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triggered Immunity）和损伤相关分子模式 DAMP（Damage
‑
associated molecular pattern）激发的免疫反应DTI（DAMP
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triggered Immunity）。其中植物激素是PTI、ETI及SAR免疫过程中的重要调节因子，而植物免疫应答的主要激素包括SA、JA和ET等。具体响应机理中，由模式识别受体PRR（Pattern recognition receptors）识别PAMPs分子引发的基础免疫反应，包括Ca
2+
内流、ROS爆发、超敏反应（Hypersensitive response, HR）、MAPK（Mitogen
‑
activated protein kinase）级联通路的激活、NO产生、胼胝质沉积和防御基因表达等，从而调控植物的对逆境的适应性。

技术实现思路

[0004]在前期棉花抗黄萎病基因筛选基础上，本专利技术主要目的是提供了两个具有抗黄萎病应用前景的GbCCD基因（GbCCD7、GbCCD8b），从而为黄萎病防治以及新的抗黄萎病棉花品种的培育奠定一定应用基础。
[0005]本申请所采取的详细技术方案如下。
[0006]棉花GbCCD基因在棉花抗黄萎病中的应用，所述棉花GbCCD基因包括两个：GbCCD7、GbCCD8b；所述棉花GbCCD基因，为独脚金内酯（SLs）合成酶中类胡萝卜素裂解双加氧酶基因；具体应用时，棉花GbCCD基因的表达响应黄萎病菌的诱导而表达上调；棉花GbCCD基因表达量与黄萎病抗性呈正相关关系；沉默棉花GbCCD基因后，可减弱棉花黄萎病抗性；超表达棉花GbCCD基因后，可增强棉花黄萎病抗性；棉花GbCCD基因通过活性氧ROS的积累来发挥黄萎病抗性作用；棉花GbCCD基因表达受植物激素JA的调控，同时JA信号途径的转录因子MYC2负反馈调节CCD7/8的表达。
[0007]一种增强棉花黄萎病抗性方法，通过外施独脚金内酯（SLs）或其类似物（例如rac
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GR24）方式，可以提高棉花黄萎病抗性；其应用机理为：外施独脚金内酯（SLs）或其类似物（例如rac
‑
GR24）通过增强JA信号通路中防御相关基因MYC2、PDF1.2和VSP2的表达，来提高黄萎病抗性；同时JA信号途径的转录因子MYC2负反馈调节CCD7/8的表达。
[0008]一种抗黄萎病棉花新品种培育方法，通过超表达GbCCD7和GbCCD8b基因方法来提高黄萎病抗性。
[0009]独脚金内酯（Strigolactones, SLs）是一类来源于类胡萝卜素的类萜内酯，其作为类胡萝卜素的裂解产物，可从多种植物根部分泌物中发现。2008年起研究人员将其确定为一种新型植物激素。研究表明，SLs的合成过程主要由D27（Dwarf 27）、CCD7/8（Carotenoid
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cleavage dioxy
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genases7/8，类胡萝卜素裂解二氧原酶）和MAX1（More axillary growth 1）四种基因编码的蛋白质或酶来完成。其中催化类胡萝卜素裂解形成独脚金内酯的两个关键酶CCD7/8属于类胡萝卜素裂解双加氧酶CCDs家族。CCDs家族是一个Fe
2+
依赖酶类大家族，其根据裂解活性和底物特性可分为CCD1、CCD2、CCD4、CCD7和CCD8五个亚家族，其中CCD1、CCD4和CCD7具有广泛的底物特异性，而CCD8则认为对SLs的合成具有特异性。
[0010]鉴于SLs在作为一种新型激素在植物生物胁迫和非生物胁迫当中的重要作用，本申请中，专利技术人利用反向遗传学手段、基因工程技术、分子生物学和生物信息学等技术手段，通过对SLs合成基因CCD7/8表达量与V. dahliae响应关系研究、以及通过对CCD7/8基因沉默和相关调节通路研究，初步明确了CCD7/8基因在SLs棉花黄萎病抗病性中的调节机制及作用效果，而基于此研究，可为棉花黄萎病防治、以及抗黄萎病植物新品种培育奠定良好的技术基础，同时也为新的抗病基因筛选及抗性植物培育提供了新的借鉴和参考。
附图说明
[0011]图1为异源四倍体棉花海岛棉和陆地棉CCD7/8的进化树及基因结构分析，其中：，CCD7/8的进化树；B，CCD7/8基因的结构；图2为 GbCCD7/8a/b基因克隆与组织表达模式，其中：A，GbCCD7/8a/b基因克隆的琼脂糖凝胶电泳图；B，GbCCD7/8a/b基因的组织表达模式；C，GhCCD7/8a/b基因表达模式；图3为棉花GbCCD7/8a/b基因的侵菌表达模式及列当种子（O. aegyptiaca）的萌发实验；其中：A，侵菌后海岛棉GbCCD7/8a/b基因的转录水平；B，侵菌后陆地棉GhCCD7/8a/b基因的转录水平；C，列当种子萌发的代表性图片；D，列当种子的萌发率；比例尺=5 mm；图4为外施rac
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GR24增强棉花感病品种Jimian11黄萎病的抗性情况；其中：A，rac
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GR24处理棉花后V. dahliae侵染21 d后的发病症状；B，棉花病情指数；C，棉花茎秆的解剖图；比例尺=2 mm；D，棉花茎秆褐化面积统计；E，棉花茎秆V. dahliae的恢复培养；图5 为外施rac
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GR24对棉花GbCCD7/8b转录水平的影响；其中：A，rac
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GR24处理海岛棉GbCCD7/8b转录水平；B，rac
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GR24处理陆地棉GbCCD7/8b转录水平；图6 为外施TIS108降低了棉花黄萎病的抗病性；其中：A，TIS108处理棉花Hai7124后GbCCD7和GbCCD8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.棉花GbCCD基因在棉花抗黄萎病中的应用，其特征在于，所述棉花GbCCD基因包括两个：GbCCD7、GbCCD8b；其中GbCCD7基因序列如SEQ ID No.1所示，GbCCD8b基因序列如SEQ ID No.2所示；所述棉花GbCCD基因，为独脚金内酯SLs合成酶中类胡萝卜素裂解双加氧酶基因。2.如权利要求1所述棉花GbCCD基因在棉花抗黄萎病中的应用，其特征在于，具体应用时，棉花GbCCD基因的表达响应黄萎病菌的诱导而表达上调。3.如权利要求1所述棉花GbCCD基因在棉花抗黄萎病中的应用，其特征在于，棉花GbCCD基因通过活性氧ROS的积累来发挥黄萎病抗性作用。4.如权利要求1所述棉花GbCCD基因在棉花抗黄萎病中的应用，其特征在于，棉花GbCCD基因表...

【专利技术属性】
技术研发人员：权利要求书一页说明书一七页序列表电子公布附图一零页，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：