[发明专利]棉酚生物合成途径基因CYP71BE79及其应用

说明书

本发明涉及棉酚生物合成途径基因CYP71BE79及其应用。揭示了一个参与棉花中棉酚生物合成途径的酶：细胞色素P450单加氧酶CYP71BE79。其能在棉花的棉酚合成途径中间体8‑羟基‑7‑羰基‑δ‑杜松烯上增加一个羟基，获得中间体化合物8,11‑二羟基‑7‑羰基‑δ‑杜松烯。CYP71BE79可以作为调节棉花的棉酚性状和/或感病表型的靶标，为棉花的改良育种提供新的途径。

技术领域

本发明属于植物学及生物技术领域，更具体地，本发明涉及棉酚生物合成途径基因CYP71BE79及其应用。

背景技术

棉花是世界上最重要的经济作物之一，其植株通过在地上部分的腺体和根的表皮层中积累大量棉酚等化合物，来保护植物减少病菌侵染和昆虫取食。另一方面，棉酚是一类具有普遍毒性的多酚类化合物，是一种危害细胞、血管及神经的有毒物质，严重影响棉子油和棉子饼的食用和饲料应用价值。通过提高棉株叶片的棉酚含量，可以增强棉花的抗病虫害能力；而特异降低棉仁中的棉酚含量，可以使棉籽得到有效利用。传统的育种手段难以满足棉花实现高产、抗虫、同时植株高酚，种子低酚的目标。

在棉花体内，棉酚通过倍半萜合成途径进行合成，目前已经有一些棉酚合成的途径被分离鉴定，法尼基焦磷酸合酶(FPS)合成倍半萜类化合物的共同前体FPP，(+)-δ-杜松烯合酶[(+)-δ-cadinene synthase，CDNC]催化FPP生成(+)-δ-杜松烯[(+)-δ-cadinene]，(+)-δ-杜松烯-7-羟化酶[(+)-δ-cadinene-7-hydroxylase，CYP706B1]催化(+)-δ-杜松烯C7位上的羟基化反应生成7-羟基-(+)-δ-杜松烯(7-hydroxy-(+)-δ-cadinene)，目前还有多个P450羟化酶、脱氢酶、氧化酶等棉酚生物合成途径中的重要功能基因尚未被克隆鉴定。这些关键基因的克隆和功能验证对棉酚等次生代谢调控研究具有重要理论意义，为今后棉籽低酚性状的转基因工程提供了必要基因。棉籽特异低酚而植株高棉酚含量的转基因棉花具有重大应用价值，美国已进入了田间试验。棉酚性状的改良对棉花生产的可持续发展具有重要意义，棉酚代谢途径中的关键功能基因的克隆鉴定和转基因利用是实现这一目标的重要途径。

发明内容

本发明的目的在于提供棉酚生物合成途径基因CYP71BE79及其应用。

在本发明的第一方面，提供一种调节棉花的棉酚性状或感病表型的方法，所述方法包括：调节棉花中细胞色素P450单加氧酶CYP71BE79的表达或活性。

在一个优选例中，所述的调节棉花的棉酚性状是降低棉花的棉酚或半棉酚酮含量，包括下调棉花中细胞色素P450单加氧酶CYP71BE79的表达或活性。

在另一优选例中，将下调细胞色素P450单加氧酶CYP71BE79表达的抑制分子转化植物。

在另一优选例中，所述的抑制分子是以细胞色素P450单加氧酶CYP71BE79为抑制或沉默靶标的dsRNA、反义核酸、小干扰RNA、微小RNA，或能表达或形成所述dsRNA、反义核酸、小干扰RNA、微小RNA的构建物。

在另一优选例中，以细胞色素P450单加氧酶CYP71BE79基因中第1085～1328位核苷酸作为沉默靶标，如用于构建VIGS时的靶标。

在另一优选例中，所述的调节棉花的棉酚性状是增加棉花的棉酚或半棉酚酮含量，包括上调棉花中细胞色素P450单加氧酶CYP71BE79的表达或活性。

在另一优选例中，所述的调节棉花的感病表型是降低棉花的感病率，包括上调棉花中细胞色素P450单加氧酶CYP71BE79的表达或活性。

在另一优选例中，将上调棉花中细胞色素P450单加氧酶CYP71BE79的表达或活性分子转化植物。

在另一优选例中，所述的分子是重组表达(或过表达)细胞色素P450单加氧酶CYP71BE79的表达构建物或表达载体。