[发明专利]一个棉花肌动蛋白基因突变体及其应用

说明书

一个棉花肌动蛋白基因突变体及其应用，属于基因工程技术领域。该突变体基因cDNA ORF的核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示。本发明的基因突变体能重塑拟南芥和棉花的外观形态，且获得的转基因植株均能正常开花结果，转化基因能稳定遗传至下一代，故该基因可以进一步运用于园艺观赏植物的塑型，培育出姿态各异的新品种，为园艺花卉型态塑造提供另一个途径；农作物、果树等矮化栽培可以减少不必要的养分消耗，有利于产量提高，便于收割和采摘；本发明为植物型态研究和细胞骨架调控提供理论依据；本发明中的转基因棉花将成为植物细胞骨架研究的有用材料。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一个棉花肌动蛋白基因突变体及其应用。

背景技术

肌动蛋白是一种单一多肽链球状蛋白质，由375-377个氨基酸残基组成，分子量为42KD，是细胞骨架构建的原材料。肌动蛋白存在于所有的真核生物中，并参与真核生物的几乎所有的生命活动。微丝是由肌动蛋白分子螺旋聚合成的纤丝，即肌动蛋白丝，是细胞骨架的主要成分之一。肌动蛋白单体（G-actin）具有ATP结合位点，当两个肌动蛋白单体都结合了ATP时，由于亲和力增加而相互聚合；当ATP水解为ADP时，单体间亲和力下降而相互解聚。微丝的组装和去组装的动力学过程与细胞质内物质运输、细胞迁移、形态发生和分化等多种细胞运动密切相关。

在高等植物中，肌动蛋白基因（Actin）是属于多基因家族基因。肌动蛋白基因又被称为管家基因，具有高度的保守性，可以用来作为内参基因。目前，许多高等植物的Actin基因已经被克隆和研究。David等于1990年首次分离并解析了水稻的Actin基因Racl 的序列及其结构特征，随后又报道了水稻Actin基因家族，确定了四个水稻肌动蛋白基因的结构，并揭示了水稻Actin基因的内含子在位置和数量上都具有保守性，但比对发现植物Actin基因在序列上具有种内和种间高差异性的特点。此外，研究显示这四个基因的转录表达模式不同，表明这些基因的转录调控和细胞功能可能不同。拟南芥的Actin家族有10个成员，可分为6个进化分支，并且有5种不同的表达模式。ACT1、ACT3、ACT4、ACT11、ACT12是生殖型肌动蛋白，ACT2、ACT7、ACT8是营养型肌动蛋白。ACT1主要在成熟的花粉、正在伸长的花粉管、胚珠中表达，当它在营养器官中错误表达时，可使植株矮小且器官形态改变；而ACT2在除了花粉以外的所有的营养器官中均有表达。杨树的Actin家族包括8个成员基因，他们在成熟的木质部中的表达量都明显增加，推测其表达可能和次生组织的形成有关。还有很多高等植物如豌豆、向日葵和花生等都相继克隆到了Actin基因，但在这些植物中Actin基因在各时期各器官的表达都比较稳定。在棉花中，已克隆到的Actin基因有15个（GhACT1-GhACT15），可分为9个分支，研究表明GhACT1在棉纤维的发育中起了重要作用。

为了调查肌动蛋白细胞骨架在纤维发育过程中的作用，Li等人对陆地棉中发现的15个Actin基因 (GhACT) 进行了克隆和研究。RNA印迹和定量PCR结果显示，GhACT1主要在纤维细胞中表达。 RNA干涉GhACT1基因，能显著降低其mRNA和蛋白水平，并导致纤维中的肌动蛋白细胞骨架网络被破坏，使得棉纤维伸长缓慢、纤维丝少且排列不整齐，这表明GhACT1在纤维伸长中起了重要作用。此外，应用比较蛋白质组学方法，通过对比Li1突变体和相应野生型棉花的细胞骨架相关蛋白，结果显示在突变体Li1的纤维中，这些蛋白的丰度较野生型显著下降，从而导致肌动蛋白细胞骨架的结构变形，微管组织被改变，并严重破坏囊泡运输。

综上所述，肌动蛋白对维持植株各个器官形态方面有重要作用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于设计提供一个棉花肌动蛋白基因突变体及其应用的技术方案。

所述的棉花肌动蛋白基因突变体GhACT17DM，其特征在于该基因突变体与GhACT17D基因相比，第194个碱基由G突变成T，该突变体基因cDNA ORF的核苷酸序列如SEQID NO：1所示。