一个调控棉花衣分和纤维强度的基因及应用

本发明涉及基因工程领域，具体涉及一个调控棉花衣分和纤维强度的基因及应用。

背景技术：

1、陆地棉（ g. hirsutum l.）是世界上最重要的天然纤维作物，我国优质棉产量严重不足，适纺60支以上高档棉纱的优质原棉95%依赖进口。衣分是影响棉纤维产量的直接因素，通过增加衣分提高棉纤维产量是保障我国棉纤维自给能力的主要途径。与此同时，随着纺织技术的革新，对棉纤维品质，尤其对棉纤维的强度的要求也越来越高。然而，目前生产上推广的品种依然普遍存在衣分和纤维强度偏低的问题。因此，培育高衣分高强度品种，是棉花育种的重要任务之一。

2、棉纤维是胚珠表皮层的单细胞突起，开花后0至15天的时间段（day postanthesis，dpa，开花后天数）主要进行纤维伸长，其中，开花前后-1dpa-5dpa 是长纤维形成的关键时期，也是衣分形成的关键时期，而15至40 dpa的主要进行次生壁加厚，这与纤维强度有关。棉纤维发育是受多基因控制的复杂数量性状，由于当前陆地棉品种遗传背景狭窄，且纤维的产量和品质之间存在一定程度的遗传负相关性，使得利用传统育种方法进行品质改良效率较低、耗时较长，挖掘纤维发育相关基因，特别是转录因子基因，并了解其复杂的遗传基础，对利用生物技术手段协同改良纤维产量和品质至关重要。

3、wrky家族是植物中最大的转录因子家族之一，该家族基因在植物生长发育和胁迫响应中扮演重要角色。在棉花中关于wrky家族基因功能研究主要集中在抗旱、耐盐、抗病等逆境胁迫领域。目前，该基因家族与棉花衣分之间的关系研究较少。在纤维发育方面，有研究人员分析了陆地棉wrky基因iii亚组成员在棉纤维发育过程中的表达模式，发现其主要在-3~3 dpa的胚珠或纤维中优势表达，推测其可能参与了棉纤维的起始，进一步在拟南芥中异源表达 ghwrky53显著增加了表皮毛密度。 ghwrky16是一个能够正向调控棉纤维起始和伸长的wrky转录因子，它通过激活 ghmyb25、 ghhox3、 ghmyb109和纤维素合成酶基因 ghcesa6d-d11的表达来促进纤维合成。有研究人员发现 gbwrky40在根和25 dpa的纤维中表达量高，推测其可能参与海岛棉的棉纤维次生壁发育，但缺少进一步的试验验证。本团队前期研究发现通过vigs技术降低 ghwrky40在陆地棉短纤维中的表达量可以增加纤维长度。综上，wrky在棉衣分和纤维强度形成中的功能及分子机制尚不清晰。

技术实现思路

1、本发明针对上述问题，提供了一个调控棉花衣分和纤维强度的基因及应用，本发明通过对棉花 ghwy基因沉默/编辑植株进行表型分析，揭示了沉默/编辑 ghwy后衣分和纤维强度降低，利用该调控基因，可协同改良棉花衣分及纤维强度，为棉花选育提供了基因资源。

2、本发明提供了一个调控棉花衣分和纤维强度的 wrky40结构域基因，所述基因为 ghwy基因，所述 ghwy基因的核苷酸序列如seq id no:1所示。

3、进一步地，所述 ghwy基因的编码蛋白的氨基酸序列如seq id no:2所示。

4、本发明提供了一种调控棉花衣分和纤维强度的基因的应用，所述基因为 ghwy基因，所述 ghwy基因的核苷酸序列如seq id no:1所示，其编码蛋白的氨基酸序列如seq idno:2所示。

5、进一步地，所述 ghwy基因可以调控棉花衣分和纤维强度。

6、进一步地，所述 ghwy基因是在棉花叶片中克隆得到的（利用同源克隆法在冀1518后代叶子的cdna中克隆得到 ghwy， ghwy基因的orf全长942 bp，编码313个氨基酸）。

7、与现有技术相比，本发明的有益效果：

8、本发明通过混池重测序确定了一个可能与衣分和纤维强度相关的候选区域，该区域包含86个候选基因，对两个衣分/纤维强度差异亲本进行转录组测序，发现86个候选基因中有一个 wrky转录因子 ghwy在亲本中差异表达，利用vigs沉默 ghwy后发现衣分降低，纤维强度降低，且纤维表面及内部结构发生变化，对 ghwy进行基因编辑后筛选到衣分显著降低的株系。利用该调控基因，可协同改良棉花衣分及纤维强度，为优质棉选育提供了基因资源。

技术特征：

1.一个调控棉花衣分和纤维强度的基因，其特征在于：所述基因为ghwy基因，所述ghwy基因的核苷酸序列如seq id no:1所示。

2.根据权利要求1所述的一个调控棉花衣分和纤维强度的基因，其特征在于：所述ghwy基因的编码蛋白的氨基酸序列如seq id no:2所示。

3.一种如权利要求1-2任一所述的调控棉花衣分和纤维强度的基因的应用，其特征在于：所述基因为ghwy基因，所述ghwy基因的核苷酸序列如seq id no:1所示，其编码蛋白的氨基酸序列如seq id no:2所示。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述ghwy基因可以调控棉花衣分和纤维强度。

技术总结
本发明公开了一个调控棉花衣分和纤维强度的基因及应用，涉及基因工程领域，所述基因为GhWY基因，所述GhWY基因的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示，所述GhWY基因的编码蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。利用该调控基因GhWY，可改良棉花衣分及纤维强度，为棉花选育提供了基因资源。

技术研发人员：张素君,张建宏,蔡肖,王海涛,刘存敬,李兴河,唐丽媛
受保护的技术使用者：河北省农林科学院棉花研究所（河北省农林科学院特种经济作物研究所）
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23