[发明专利]陆地棉GhA0749和GhD0744转录因子及其调控开花方面的应用

说明书

本发明提供了棉花GhA0749和GhD0744转录因子及其调控开花方面的应用，通过克隆陆地棉开花调控相关MADS‑box基因中GhA0749和GhD0744基因，构建过表达载体和VIGS沉默载体，进行拟南芥遗传转化和棉花VIGS沉默验证该基因功能。发现陆地棉GhA0749和GhD0744基因能够促进拟南芥早花3～5d，使得VIGS沉默陆地棉现蕾期推迟5～7d，开花期推迟3～5d。这将为挖掘调控开花时间相关的重要基因，解析棉花开花调控途径提供有效支撑，为利用这些基因改良优质中晚熟品种的早熟性，创制出早熟优质棉种质资源，实现早熟性和优良纤维品质的协同改良，进而培育出早熟性强的优质棉品种具有重要作用。

技术领域

本发明属于棉花种质资源培育和分子生物学领域，具体涉及：棉花GhA0749和GhD0744 转录因子及其调控开花方面的应用。

背景技术

食者粮也，衣者棉也，衣食住行“衣”为先。棉花不仅是我国重要的农业经济产品更是关系国计民生的战略物资。棉纤维、棉籽、棉花秆更是我国纺织业、国防工业、医药业和日常生活中的重要生产原料，由此可见棉花在我国国民经济和人民生活中的重要性。中国是最大的棉花生产国和消费国，在长期的实际生产中我们发现，由于我国各地区气候条件差异大，棉花熟性难以和各地气候高度适应，使得季节性干旱等气候因素导致棉花减产、影响棉花品质。另外，我国人均耕地面积少，粮棉争地严重。这些种植现状使得我国对于棉花熟性的要求越来越高，例如，西北内陆棉区通过选育早熟、熟性集中品种来应对无霜期短，有效积温低等不利条件；长江流域植棉区，通过选育早熟品种来提高复种指数；黄河流域利用早熟棉晚春播的特点来增加植棉面积，增加农民种植收益。但目前早熟育种遇到瓶颈，对棉花熟性的调控机理尚不明晰，因此，棉花熟性成为限制我国棉花高产优质育种的重要因素之一。研究发现棉花早熟性是由多个农艺性状(生育期、现蕾期、开花期、吐絮期、第一果节位、霜前花率等)综合的复杂性状，其中现蕾期，开花期又是决定棉花早熟性最重要的因素之一^[1]。因此，挖掘调控开花时间相关的重要基因，解析棉花开花调控途径，有效拓宽棉花育种基因资源，补充熟性性状相关机理，结合分子育种手段，进一步利用这些基因改良优质中晚熟品种的早熟性，创制出早熟优质棉种质资源，实现早熟性和优良纤维品质的协同改良，进而培育出早熟性强的优质棉品种具有重要作用。

植物中，MADS-box是最重要的与开花调控相关的基因家族，其成员数量庞大，所编码的蛋白作为转录因子在开花调控的过程中具有不可替代的作用。目前在拟南芥等模式植物中研究较为清楚，例如，FLC基因是拟南芥春化的主要决定因素，AG基因影响胚珠发育和花形态建成，SEP3与生长素信号转导有关，SOC1和AP1基因发挥调控花时和花发育的作用，SHP基因与果荚炸裂有关，AGL8基因在花序顶端分生组织中起作用，影响开花^[2-6]。在棉花中，对于MADS-box基因的研究不如拟南芥等模式植物丰富，但也有研究发现，GhSOC1可以促进拟南芥开花并改变棉花的花器官^[7]。过表达和VIGS沉默GhAP1可分别导致拟南芥早花和棉花晚花，AP1基因还会参与决定花分生组织器官^[8]。Anti-GhCAL转基因棉花植株花芽分化较晚，花期较长^[9]。然而不同植物在自然界所处生境不同，他们各自演化历程及生长特性不同，在进化过程中的某些信号途径一些节点可能发生了分歧。棉花MADS-box基因的生物学功能是否与已报道拟南芥同源基因的功能相似，其他物种中的调控途径是否适用于棉花等均有待验证和探寻。

现有技术存在的问题：现有技术中未报道关于棉花同源基因GhA0749和GhD0744调控陆地棉开花方面的功能和应用。本发明以陆地棉同源基因GhA0749和GhD0744基因为切入点，克隆基因GhA0749(GH_A07G0749)和GhD0744(GH_D07G0744)。进一步通过载体构建、拟南芥转化和VIGS沉默等方法研究陆地棉GhA0749和GhD0744基因的功能，旨在为基因资源挖掘利用，探究棉花的开花调控通路，促进早熟棉的培育提供理论和技术依据。

发明内容