[发明专利]GhVLN2基因及其在抵御棉花黄萎病中的应用

说明书

本发明的一个目的是提供一种GhVLN2基因，其碱基序列如SEQ ID NO.1所示或氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明的实验证明，本发明发现了一个新基因GhVLN2，其在黄萎病菌大丽轮枝菌侵染后表达下调；抑制表达GhVLN2能够提高棉花对大丽轮枝菌的抗病性。说明该基因及其编码蛋白在棉花抵御黄萎病过程中具有重要作用，为利用基因工程方法提高棉花对黄萎病抗性提供了一个新的目标基因。

技术领域

本发明属于棉花黄萎病防治技术领域。

背景技术

棉花是世界上最重要的天然纤维作物，在许多国家的经济发展中具有重要的地位。由土壤丝状真菌大丽轮枝菌(Verticilliu dahliae Kleb.)所引起的维管束病害–棉花黄萎病是威胁棉花生产的主要病害。90年代以来，我国棉花黄萎病蔓延迅猛，在全国数百个植棉县(市)连续发生，大部分主产棉区已成为黄萎病重病区，严重影响着我国棉花的品质和产量，由此造成的经济损失巨大。尽管通过常规育种方法国内外棉花育种家筛选了一批耐黄萎病品种，但是由于育种周期长、种质资源匮乏、广谱性差等因素的制约，棉花抗病新品种培育亟待提高。故而，深入研究棉花与黄萎病菌互作的分子机理和遗传基础，分离鉴定决定黄萎病抗性的关键基因，进而利用基因工程方法获得稳定遗传的耐黄萎病的转基因棉花品种。

植物细胞骨架由微丝骨架和微管骨架组成，其中微丝骨架是由单体肌动蛋白(G-actin)聚合而成的纤维状网络结构，参与了多种生物学进程，包括生长发育、细胞组装和细胞器运动，以及生物和非生物胁迫信号应答等(Day et al.,2011)。近年来的研究发现微丝骨架在植物防御病原微生物中发挥了重要功能，通过增加微丝数量和成束来应答多种微生物和激发因子(Takemoto and Hardham,2004；Henty-Ridilla et al.,2013)。在体内，微丝受到多种肌动蛋白结合蛋白的调控，包括肌动蛋白解聚因子ADF、profilin、formin、fimbrin等(Hussey et al.,2006；van Gisbergen and Bezanilla,2013)。已有研究发现，肌动蛋白结合蛋白在寄主与病原物互作中发挥着重要的功能。微丝成核蛋白Arp2/3复合体能够介导细菌在入侵寄主时的运动性；加帽蛋白能够封闭微丝正端，阻止细菌表面的微丝生长(Loisel et al.,1999)；促进微丝聚合的前纤维蛋白profilin和促进微丝成束的丝束蛋白fimbrin参与了细菌入侵寄主时基于肌动蛋白的运动(Serio et al.，2010)。ADF表达水平的改变能增强植物对真菌和细菌病害的非寄主抗性(Miklis et al.,2007)；拟南芥ADF4基因功能研究发现，AtADF4不参与抵御病原物入侵，而是作为植物抗病信号途径中的一个组分参与植物抗病反应(Tian et al.,2009；Henty-Ridilla et al.,2011；2014；Porter et al.,2012)。

Villin蛋白属于villin/gelsolin超家族成员，其含有6个典型的高度保守的gelsolin结构域和一个villin头片结构域(Friederich et al.,1999；Klahre et al.,2000)。拟南芥中有5个villin基因，它们的翻译产物高度保守(Khurana et al.,2010；Huang et al.,2014)。生化活性研究表明拟南芥VLN1只具有不依赖Ca离子的微丝成束活性，而其它4个VLNs都具有加帽、成束和切割活性(Huang et al.,2014)。通常villin基因参与植物的极性生长，基因缺失突变会影响叶片、根、根毛和花粉管的伸长生长(Zhang etal.,2010；Zhang et al.,2011b；Bao et al.,2012；van der Honing et al.,2012；Huanget al.,2014；Wu et al.,2015)。对于villin在植物-病原菌互作中的功能还未见报道。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种GhVLN2基因，其碱基序列如SEQ ID NO.1所示或氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。