[发明专利]一种FsCYP51基因及其应用

说明书

本发明涉及生物工程技术领域，尤其涉及一种FsCYP51基因及其应用。本发明以甘蔗梢腐病菌甘蔗镰刀菌(Fusarium sacchari)为试验材料，根据基因组测序数据设计特异性引物克隆得到了FsCYP51基因全长和CDS全长。同时，根据克隆到的FsCYP51基因全长和CDS全长构建了多价HIGS植物表达载体，并利用基因枪介导的遗传转化方法将干扰片段成功转化至甘蔗受体材料，为研究FsCYP51基因功能和创制抗梢腐病甘蔗种质奠定基础。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，尤其涉及一种FsCYP51基因及其应用。

背景技术

甘蔗(Saccharum officinarum L.)属禾本科甘蔗属植物，是我国最主要的糖料作物。甘蔗梢腐病(Pokkah boeng disease)是一种世界分布广泛的真菌性病害。甘蔗镰刀菌(Fusarium sacchari)是中国甘蔗梢腐病的主要病原菌之一。近几年由于甘蔗的连年种植以及新台糖系列等易感病品种的大面积推广，我国的甘蔗梢腐病呈现爆发的趋势，严重影响了甘蔗的生产和种植区经济的发展，已逐渐成为我国甘蔗的主要病害之一。因此对甘蔗梢腐病的防控将是甘蔗产业急需解决的问题。

甾醇14α-去甲基化酶(Sterol 14α-demethylase，P450_14DM，CYP51)属于细胞色素P450超家族成员，是生物细胞膜形成所需的一个非常重要的酶。CYP51的缺乏将导致细胞膜无法正常形成，最终导致真菌无法正常生长。目前研究人员已在多种病原真菌中发现了CYP51的同源基因，不同真菌的CYP51基因数目是不尽相同的，有的真菌仅含有CYP51A一种，某些真菌如烟曲霉(Aspergillus fumigatus)、构巢曲霉(Aspergillus nidμLans)、稻瘟菌(Magnaporthe oryzae)等有CYP51A和CYP51B两种，指状青霉(Penicillium digitatum)、禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)等有CYP51A、CYP51B和CYP51C三种。

通过对CYP51同源基因的功能研究发现CYP51基因的功能非常丰富，在病原菌的抗药性、致病性、孢子产生等方面起着重要作用。例如在引起柑橘腐烂的指状青霉中，PdCYP51A和PdCYP51B基因会影响它的抗药性。在一些丝状真菌如烟曲霉菌、禾谷镰刀菌中发现的同源CYP51基因被证实与病原菌对DMI杀菌剂的敏感性有关，这可能是真菌抗DMI的一种新机制。在禾谷镰刀菌中，FgCYP51A和FgCYP51B都能编码14α-去甲基化酶，FgCYP51B同时对病原菌的子囊孢子形成起重要作用，FgCYP51C不编码14α-脱甲基化酶但对病原菌的完全毒力至关重要。

寄主诱导的基因沉默(Host-induced gene silencing，HIGS)是基于RNAi的一种新型抗病育种技术，通过在寄主植物中表达病原菌基因的dsRNA来沉默病原菌中靶标基因的表达达到抗病的效果。HIGS技术不仅可以用来研究病原菌重要致病基因功能，而且也是创制抗病转基因作物的一种新方法，在小麦条锈病、小麦赤霉病、水稻稻瘟病、香蕉枯萎病等的研究中有着充分的运用，但目前HIGS技术在甘蔗上的应用较少，因此建立适用于甘蔗梢腐病菌基因功能研究的HIGS体系是研究甘蔗梢腐病菌致病机制所必需的，也是创制抗病甘蔗新种制的一种快速有效的方法。

利用HIGS技术沉默病原菌CYP51基因表达可以提高转基因作物的抗病性。Koch等利用HIGS技术在拟南芥和大麦中表达了禾谷镰刀菌(F.graminearum)FgCYP51A、FgCYP51B和FgCYP51C基因串联片段的dsRNA，得到的转基因大麦和拟南芥对禾谷镰刀菌的抗性显著提高。目前关于甘蔗镰刀菌CYP51基因的研究尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种FsCYP51基因及其CDS区序列。同时，根据克隆到的FsCYP51基因全长和CDS全长构建了多价HIGS植物表达载体，并利用基因枪介导的遗传转化方法将干扰片段成功转化至甘蔗受体材料，为研究FsCYP51基因功能和创制抗梢腐病甘蔗种质奠定基础。