技術領域

本發明屬于植物基因工程領域。具體涉及一種棉花同源結構域轉錄因子基因GbHDTF1的克隆及在控制 棉花黃萎病中的應用。本發明通過采用轉錄組測序的方法，對棉花抗黃萎病反應相關基因的轉錄組分析， 分離克隆的GbHDTF1基因為調控棉花抗病相關激素茉莉酸合成及響應的基因，能影響棉花對黃萎病的抗性。

背景技術

棉花黃萎病被稱為棉花的“癌癥”，是由大麗輪枝菌和黑白輪枝菌引起的土傳真菌維管束病害。病原 菌通過棉花根部侵染，引起葉片失綠變黃，萎蔫脫落，甚至造成植株死亡，嚴重威脅棉花產量及纖維品質。 棉花黃萎病于1914年在美國被首次發現后，很快蔓延到世界上其他產棉國。隨著1935年從美國引種棉花黃 萎病傳入中國，20世紀50-60年代在部分省份造成危害，20世紀90年代后，該病已經蔓延到全國各棉區， 是目前危害我國棉花生產的主要病害之一，對棉花常年造成減產10-20%，嚴重時部分地區發病高達70%（簡 桂良等,Current?statusand?countermeasure?of?Verticillium?wilt?of?cotton?in?China.中國棉花,2003, (3):13-14）。近年來棉花黃萎病在我國發生日趨嚴重，特別是在黃河流域和新疆等主要棉產區大面積發 生。長期的植物生產實踐表明選育和種植抗病棉花品種是防治棉花黃萎病的高效措施。但由于陸地棉抗黃 萎病資源缺乏及田間抗病性鑒定結果受多種環境因素影響，傳統育種方法選育抗黃萎病品種進展緩慢，因 此生產上還沒有高抗棉花黃萎病的品種大面積推廣應用。

同源盒基因家族是一類廣泛存在于各種真核生物體內的同源結構域轉錄因子，參與生物體的生長發育 和對環境的響應。同源盒基因編碼的蛋白都包含一個由60個氨基酸組成的DNA結合區域，稱為同源結構域 或同源框（Homeodomain，HD）。同源結構域在三維結構上形成3個相鄰的α螺旋，其中第二個和第三個螺 旋形成一個螺旋-轉角-螺旋結構。根據氨基酸序列的相似性，植物體內的同源結構域轉錄因子可以分為14 類（R.Derelle,P.Lopez,Homeodomain?proteins?belong?to?the?ancestral?molecular?toolkit?of? eukaryotes.Evol?Dev,2007,(9):212-219）。

茉莉酸（JA）是一種脂肪酸源的信號分子，參與了植物花粉和種子的發育，以及對傷口、臭氧、昆蟲 和病原微生物的防御反應（Creelman?R?A,Mullet?J?E.Biosynthesis?and?action?of?jasmonates?in?plants. Ann?Rev?Plant?Physiol?Plant?MolBiol,1997,(48):355-381）。茉莉酸和乙烯（ET）參與不依賴SA的 防衛反應。在這一過程中硫素（thionin,Thi1.2,一種含半胱氨酸的植物抗病蛋白）和防衛素（defensin, PDF1.2）會被誘導表達。PDF1.2受JA、ET和非寄主病原真菌（Alternaria?brassicola）的誘導表達，但 不受SA的誘導。同時發現在npr1和cpr1（constitutive?PR1）突變體中及NahG轉基因植株中PDF1.2的表達 都不受影響，而在ein2和coi1（coronatine?insensitive1）突變體中表達受到抑制，這些突變體對JA和 ET是不敏感的。而Thi1.2和PDF1.2的表達模式相同。說明Thi1.2和PDF1.2參與依賴JA和ET的系統抗病途徑 是不同于依賴SA的SAR途徑，PDF1.2的表達需同時依賴于JA和ET(Reymond?P,Farmer?E?E,Jasmonate?and? salicylate?as?global?signals?for?defense?gene?expression.Curr?Opin?Plant?Biol,1998,(1): 404-411)。

雖然在擬南芥及水稻中克隆到了許多茉莉酸相關的基因，但目前對于棉花，茉莉酸合成及其詳細調控 網絡仍不是很清楚。本發明證明了GbHDTF1能參與調控棉花體內茉莉酸的合成以及下游信號的傳遞，從而 參與棉花抗黃萎病。申請人認為利用本發明的基因可通過調控激素響應來影響棉花對黃萎病菌的抗性，對 創制抗黃萎病的棉花材料具有極其重要的理論和現實意義。

發明內容