[发明专利]海岛棉跨膜蛋白GbTMEM214-A07/D07基因及应用

说明书

本发明公开了海岛棉跨膜蛋白基因GbTMEM214‑A07/D07及其应用，该基因由2414个碱基组成，自5’端第283位碱基为转录起始位点，至第2025位碱基为转录终止位点，编码区全长为1743bp，该基因是一个参与棉花对黄萎病抗性过程的基因，可以丰富抗病基因资源，为棉花抗黄萎病机制解析和抗病育种提供有效的新工具。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及海岛棉跨膜蛋白基因序列及其应用。

背景技术

棉花是重要的经济作物之一，棉纤维是主要的纺织工业原料。随着可耕地面积的减少和环境的恶化，棉花生产受到多种生物和非生物因子的影响，尤其是黄萎病的频繁发生给我国棉花生产造成重大损失。由于常规陆地棉栽培品种中缺少免疫或高抗黄萎病的抗源，通过传统的育种方法已经很难满足现代农业需求，所以通过基因工程的方法来改良现有品种将是今后育种的主要方法。

已有研究表明，棉花对黄萎病的抗性机制涉及活性氧、水杨酸、茉莉酸、乙烯、油菜素内酯，精胺和Camalexin(Johansson et al.，2006；Gao et al.，2013；Mo et al.，2015，2016)等信号途径。到目前为止，许多研究者克隆了大量与植物抗黄萎病相关的基因。其中番茄中的Ve1基因是目前克隆的最著名的抗黄萎病基因(Kawchuk et al.，2001；Fradin etal.，2011)，但是研究表明，由于棉花黄萎病菌株与番茄黄萎病菌株存在较大差异，该基因对棉花的黄萎病没有抗性，这表明棉花对黄萎病的抗病机制与番茄存在较大差别(刘琳琳等，2014)。棉花中也克隆大量抗黄萎病相关的基因，包括GbCAD1、GbSSI2(Gao et al.，2013)、GbRLK(Zhao et al.，2015)、GbSTK(Zhang et al.，2013)、GbTLP1(Munis et al.，2010)、GbERF1-like(Guo et al.，2016)、GhPAO(Mo et al.，2015)、GhSAMDC(Mo et al.，2016)和Gbvdr5(Yang et al.，2015)等。同时，部分研究者还证明一些外源基因也能提高棉花对黄萎病的抗性，如GAFPs(Wang et al.，2015)、Hpal_xoo(Miao et al.，2010)、NaD1(Gaspar et al.，2014)、p35(Tian et al.，2010)、和Hcm1(Zhang et al.，2016)。上述研究还处于试验阶段，仅仅得到了对黄萎病有抗性的工程植株，但还没有通过转基因方法培育出抗性品种的报道，其在生产上的可利用性有待进一步深入探究。

本发明所克隆的是海岛棉中的一个跨膜蛋白基因。跨膜蛋白是存在于生物膜上的一类特殊蛋白，处于细胞与外界的交界部位，介导细胞与外界之间的信号传导，感受植物病原信号、参与抗逆性反应，在生物体生命活动中不可或缺。在植物抗病过程中，跨膜蛋白的可以识别和接受病原信号物，激活胞内反应，将胞外信号转导到胞内，诱导防御反应(Ma etal.，2005)。如水稻抗白叶枯病基因Xa21(Song et al.，1995)，水稻抗稻瘟病基因Pi-d2(Chen et al.，2006)，拟南芥的FLS2基因(Robatzek et al.，2006)，番茄抗黄萎病基因Vel(Fradin et al.，2011)等。跨膜蛋白(Transmembrane protein，TMEM)家族是人类功能基因组时代的主要研究对象，植物中还没有相关报道。综合动物TMEM现有的功能相关的报道文章，发现其多与细胞间、细胞内的信号传导、免疫相关疾病以及肿瘤发生、发展等相关，并且对这类蛋白进行了分型以及蛋白家族的确立，如MS4A家族、Anocta min家族等(Katoh etal.，2004；Christopher et al.，2006)。TMEM参与多项生理过程，如构成质膜的离子通道、活化信号转导通路、介导细胞趋化、黏附、凋亡、自噬作用等。但对家族成员功能报道的文献甚少，表明对其研究仍处于初级阶段，也为该领域研究提供了广泛空间(Gregersen etal.，2014；Lee et al.，2017)。