改良棉花株型的蛋白及其应用

本发明属于植物学，尤其涉及一种改良棉花株型的蛋白及其应用。

背景技术：

1、陆地棉在纺织业中具有重要的经济意义。以满足日益增长的纤维产量和全机械化的要求，培育具有理想株型的棉花是必不可少的。以前的全基因组关联研究(gwas)已经确定与植株结构相关的数量性状位点(qtls)，包括株高、果枝长度，和角度等。然而，遗传和分子陆地棉这些性状的主要基因座背后的机制仍然是未知的。

2、在这里，我们使用不同的陆地棉花种群确定了一个控制植物高度主要位点(指定为ph1)，该基因编码赤霉素2-氧化酶1a，其通过灭活gas调节植株高度。一个位于ghph1上游16kb的结构变异(命名为pavph1)被发现作为沉默子的功能，与一个关键的ga调节转录因子结合 (ghgarf)。ghgarf进一步证实在协调sl和ga方面至关重要。前期的研究已经阐明了dwarf 53 (d53)在水稻及其同源基因smxl6, smxl7和smxl8在拟南芥中作为转录抑制因子中的作用。水稻d53显性突变体株高降低，分蘖增加，表明d53是sl信号通路的核心负调控因子。这些发现暗示在陆地棉中ghgarf可能是d53 的下游转录因子。我们的研究表明，新的鉴定模块ghd53-ghgarf-ghph1/pavph1很可能具有培育棉花半矮秆品种的潜力。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种改良棉花株型的蛋白及其应用，以解决上述现有技术存在的问题。本发明首次公开了棉花基因ghd53、ghgarf和ghph1的过表达都调控棉花株高，为棉花株型发育提供理论基础，有效拓宽棉花育种基因资源。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、改良棉花株高的蛋白，所述蛋白包括氨基酸序列如seq id no.1所示的ghd53蛋白、氨基酸序列如seq id no.2所示的ghgarf蛋白和氨基酸序列如seq id no.3所示的ghph1蛋白中的一种或任意组合。

4、进一步的，编码所述ghd53蛋白的基因序列如seqid no.1所示；编码所述ghgarf蛋白的基因序列如seq id no.2所示；编码所述ghph1蛋白的基因序列如seq id no.3所示。

5、本发明还提供一种改良棉花纤维长度的基因，所述基因包括核苷酸序列如seq idno.1所示的ghd53基因和蛋白序列，如seq id no.2所示的ghgarf基因和蛋白序列，如seqid no.3所示的ghph1基因和蛋白序列中的一种或任意组合；所述基因还包括与所述ghd53、ghgarf和ghph1基因具有90％以上同源性且编码ghd53、ghgarf和ghph1的基因；本发明还提供一种含有所述改良棉花株型的基因的生物材料，所述生物材料包括载体、细胞和转基因棉花。

6、进一步的，本发明还提供一种改良棉花株高的方法，将含有所述基因的载体导入棉花中，使所述蛋白的含量上调，所述载体中包括基因ghd53、基因ghgarf和基因ghph1的插入位点，具体的，棉花ghd53蛋白与ghgarf蛋白互作，而后ghgarf蛋白结合ghph1启动子和远端沉默子调控ghph1的表达，进一步调控棉花株高，并通过酵母单杂、双荧光素和，emsa测定等生物学实验进行验证。

7、本发明还提供所述的蛋白或所述的基因在制备促进棉花株型的试剂或组合体中的应用。

8、本发明还提供所述的蛋白或所述的基因在调控棉花株型中的应用。

9、本发明还提供所述的蛋白或所述的基因在培育转基因棉花中的应用。

10、进一步的，培育转基因棉花包括将含有所述基因的载体导入棉花，诱导并筛选所述蛋白含量上调的愈伤组织，通过植物组织培养技术，培育促进棉花株型的转基因棉花。

11、本发明具有的优点是：本发明首次公开了棉花基因ghd53、ghgarf和ghph1的过表达都调控棉花株型；ghd53、ghgarf和ghph1过表达植株与野生型中棉所49（z49）的株型比较发现，ghd53和ghph1过表达植株促进棉花株高降低、而ghgarf过表达植株促进棉花株高变高；本发明首次公开了棉花ghd53蛋白与ghgarf蛋白互作，而后ghgarf蛋白结合ghph1启动子和远端沉默子调控ghph1的表达，进一步调控棉花株高，并通过酵母单杂、双荧光素和，emsa测定等生物学实验进行验证；本发明证明了ghd53、ghgarf和ghph1等基因调控棉花株高，在株型调控中发挥着非常重要的作用，通过分子生物学实验、植物组织培养技术等研究其在棉花株型中的调控机制，为棉花株型研究提供理论基础，有效拓宽棉花育种基因资源，为棉花育种提供优质的种质资源。

技术特征：

1.改良棉花株高的蛋白，其特征在于：所述蛋白包括氨基酸序列如seq id no.1所示的ghd53蛋白、氨基酸序列如seq id no.2所示的ghgarf蛋白和氨基酸序列如seq id no.3所示的ghph1蛋白中的一种或任意组合。

2.如权利要求1所述的改良棉花株高的蛋白，其特征在于：编码所述ghd53蛋白的基因序列如seq id no.1所示；编码所述ghgarf蛋白的基因序列如seq id no.2所示；编码所述ghph1蛋白的基因序列如seq id no.3所示。

3.改良棉花纤维长度的基因，其特征在于：所述基因包括核苷酸序列如seq id no.1所示的ghd53基因和蛋白序列，如seq id no.2所示的ghgarf基因和蛋白序列，如seq id no.3所示的ghph1基因和蛋白序列中的一种或任意组合。

4.一种改良棉花株高的方法，其特征在于：将含有权利要求3所述的基因的载体导入棉花中，使所述蛋白的含量上调，所述载体中包括基因ghd53、基因ghgarf和基因ghph1的插入位点。

5.如权利要求1-2任一所述的蛋白或权利要求3所述的基因在制备促进棉花株型的试剂或组合体中的应用。

6.如权利要求1-2任一所述的蛋白或权利要求3所述的基因在调控棉花株型中的应用。

7.如权利要求1-2任一所述的蛋白或权利要求3所述的基因在培育转基因棉花中的应用。

8.如权利要求7所述的应用，其特征在于，培育转基因棉花包括将含有所述基因的载体导入棉花，诱导并筛选所述蛋白含量上调的愈伤组织，通过植物组织培养技术，培育促进棉花株型的转基因棉花。

技术总结
本发明公开了一种改良棉花株型的蛋白及其应用，属于植物学领域。所述蛋白包括氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示的GhD53蛋白的氨基酸序列，如SEQ ID NO.2所示的GhGARF编码GhbHLH51蛋白的氨基酸序列,如SEQ ID NO.3所示的GhPH1编码GhGA2ox1A蛋白的氨基酸序列一种或任意组合。本发明通过分子生物学实验、植物组织培养技术等研究GhD53、GhGARF和GhPH1基因在控制棉花株高中的功能，证明了上述基因过表达能够显著调控棉花株高，在棉花植株株型调控中发挥重要的作用，为棉花株型研究提供理论基础，有效拓宽棉花育种基因资源，为棉花育种提供优质的种质资源。

技术研发人员：陈保军,田再垄,何守朴,杜雄明,潘兆娥,贾银华,李洪戈,耿晓丽,彭振,胡道武,王立如,庞保印
受保护的技术使用者：中国农业科学院棉花研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25