本发明专利技术公开了一种棉花酪蛋白激酶基因及应用，涉及一种从棉花花药表达谱中鉴定的控制花药发育的基因GhCKI的分离克隆、功能验证和应用。GhCKI基因编码的蛋白与拟南芥ATCKL2基因编码的蛋白有72%的同源性，GhCKI基因在花药中优势表达，具有控制花药发育的功能，通过遗传转化可应用于各种植物不育系的培育，同时可作为高温胁迫下植物花药育性稳定性的标记基因。
【技术实现步骤摘要】
一种棉花酪蛋白激酶基因及其应用
本专利技术属于植物基因工程领域。具体涉及一种新的棉花酪蛋白激酶基因，采用反向遗传学的方法，通过对棉花高温胁迫下花药表达谱的分析，分离克隆的GhCKI基因为控制棉花花药发育的基因。本专利技术还涉及含有该基因或其同源基因的载体和涉及利用该基因或其功能类似物调控植物的花药发育在农业生产中的应用。
技术介绍
温度是影响植物分布和生长的重要环境因素，然而随着工业化的快速发展，温室气体的大量排放，全球气候变暖的加剧，高温天气频率的增加，从而使得植物生长面临着高温胁迫的严峻挑战。一般来说，当环境温度短时升高10°c 15°C时，会对农作物产生高温胁迫，胁迫所造成的伤害与胁迫强度、持续时间、农作物种类及基因型有关(Wahid 等，Heat tolerance in plants An overview, Environm ental and Experim ental Botany. 2007.61 :199_223)，而农作物的生殖生长比营养生长对高温胁迫更为敏感，并且雄蕊对高温的敏感性又明显高于雌蕊(Mascarenhas等，Pollen and the heat shock response, Sexual Plant Reproduction. 1996,9 :370_374)。由于许多重要农作物如水稻(Oryza sativa),玉米(Zea mays),番爺 (Lycopersicon esculentum)，辣椒(Capsicum annuum)，棉花(Gossypium)等开花结果期都集中在夏季高温季节，所以这些农作物的生殖生长受到高温胁迫时，经济损失更为严重， 因此高温引起的雄性不育受到广泛的重视。随着细胞学、生理学和分子生物学的发展，对于雄性不育的各种细胞水平的变化，生理学指标的变化以及通过分子生物学手段对相关的基因的表达都有了很大的研究进展。从细胞学上研究表明绒毡层是花药中对高温最敏感的组织，极易受高温伤害(Suzuki 等，Ultrastructural study on degeneration of tapetum in anther of snap bean(Phaseolus vulgaris L. )under heat stress, Sexual Plant Reproduction. 2001，13 =293-299)。在生理学上，高温胁迫主要是通过影响糖代谢和内源激素含量从而影响花药的发育，番茄在开花前遇到高温时，热敏品种未成熟花粉中淀粉含量的增加受到抑制甚至减少，而成熟花粉粒中可溶性糖含量相应降低，最终引起番茄花粉生活力的降低，但耐热品种淀粉的积累量和可溶性糖含量均未受到明显影响(Pressman 等，The effect of heat stress on tomato pollen characteristics is associated with changes in carbohydrate concentration in the developing anthers, Annals of Botany. 2002，90 :631_636)。内源激素:口引噪乙酸(indole acetic acid, IAA)和赤霉素(gibberellic acids, GAs)能促进花粉发育，脱落酸(abscisic acid, ΑΒΑ)则抑制花粉发育(Tang 等，Possible correlation between high temperature induced floret sterility and endogenous levels of IAA, GAs and ABA in rice (Oryza sativa L.), Plant Growth Regulation. 2008, 54 :37_43)。在分子生物学方面，主要是集中于热激蛋白的研究，热激蛋白(heat shock proteins, HSPs)是生物体遇到高温时迅速合成的一类蛋白质，在生物体对抗高温胁迫中起重要作用。但当花粉不能有效的响应高温从而合成不够量的HSPs时，其不能有效的对抗高温胁迫，从而使花粉在高温下丧失生活力(Young等，Developmental and thermal regulation of the maize heat shock protein， HSPlOl，Plant Physiology. 2001，127 :777-791)。棉花是一种重要的经济作物，同时也是生物技术应用范围比较广的农作物。通过对棉花基因改造而得到的抗虫棉给传统的农业生产带来了更多对生物技术的期望。棉花的生物成分和基因组都很复杂，对棉花的基因克隆和功能验证也是比较困难的。目前已有的几个功能基因的研究多数和纤维发育相关，而对于高温胁迫下影响花药发育相关基因的克隆还未见报道。申请人本专利技术提出之前，在植物中对于I型的酪蛋白激酶的报道主要集中在从不同的植物中分离得到了 I型的酪蛋白激酶，但对于其在植物中的作用底物及生理功能等方面的研究很少，在拟南芥中Snf4是糖代谢调控复合体SnRKs的Y亚基，Snf4参入拟南芥对于葡萄糖的感知和逆境信号的传递，酵母snf4突变体能被拟南芥的Snf4，CKI和MYB30等基因恢复，所以CKI可能存在着与Snf4相类似的功能，参入葡萄糖信号(Kleinow等，Functional identification of an Arabidopsis snf4 ortholog by screeni ng forheterologous multicopy suppressors of snf4 deficiency in yeast, Plant J.2002,23 :115-122)。在水稻中分离到一个长度为1939bp的OsCKIl，其编码463个氨基酸的可溶性蛋白，此基因为组成型表达，并具有受植物激素油菜素内酯(BR)及脱落酸(ABA)诱导的表达模式，通过参与细胞延伸、细胞分裂及相关信号转导途径的调控过程而对水稻根部发育产生影响，并参与植物对外源激素的应答过程(Liu等，OsCKIl, a rice casein kinaseI, plays significant roles in auxin related root development and functions ofplant hormones, Plant J. 2003, 36 :189-202)。拟南芥的 AtCKL6 通过憐酸化微管多聚物从而影响皮层微管的排列及各向异性细胞生长和细胞形态的形成(Gili等，Arabidopsiscasein kinase 1-like 6 (CKL6)contains microtubule-binding domain and affectsorganization of cortical microtubules,Plant Physiology. 2008,148 :1897-1907)。最近报道从水稻突变体库里分离到一个早花突变体ell (early floweringl),也是一个CKI基因，可以通过磷酸化本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种分离的基因的cDNA，其序列为SEQ？ID？No．1？所示的核苷酸序列。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张献龙，朱龙付，闵玲，涂礼莉，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：
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