本發(fā)明涉及基因工程，是ghsp2基因的克隆與功能鑒定及在調(diào)控植物開花過程中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、棉花是重要的經(jīng)濟(jì)作物之一，光照充足雨水充沛十分適宜棉花種值，但是由于糧棉爭(zhēng)地矛盾，近年來棉花種植面積持續(xù)下滑。早熟棉具有生育期短、霜前花率高以及吐絮集中等特點(diǎn)，可以與小麥油菜等作物連作提高土地的復(fù)種指數(shù)，在不減少糧食種植面積的前提下增加棉花種植面積，是解決糧棉爭(zhēng)地矛盾的有效措施。

2、棉花早熟性的重要指標(biāo)之一就是開花時(shí)間，通過遺傳手段改良棉花早熟性可以保障我國(guó)棉花高效穩(wěn)定的發(fā)展。研究表明，植物pebp基因家族在調(diào)控開花過程中具有重要作用。在擬南芥中，flower?loucs?t（ft）基因作為開花整合因子，整合開花信號(hào)，調(diào)控開花調(diào)控通路途徑，影響植物開花中的ft基因編碼的蛋白可以通過韌皮部從葉片運(yùn)輸?shù)巾敹说姆稚M織，在頂端分生組織中，ft蛋白與bzip轉(zhuǎn)錄因子flowering?locus?d?(fd)發(fā)生互作，共同激活擬南芥的花分生組織基因apetala1?(ap1)的表達(dá)，從而促進(jìn)擬南芥的開花過程。相反地，擬南芥中的tfl1基因與ft基因的功能相反。tfl1主要通過抑制開花途徑整合基因leafy?(lfy)以及花分生組織基因ap1和cauliflower?(cal)的表達(dá)，從而抑制成花轉(zhuǎn)變。在棉花中，ft基因（促進(jìn)開花）和tfl1/sp（抑制開花）基因的表達(dá)水平不斷發(fā)生改變，進(jìn)而調(diào)控著棉花的開花。ft基因在棉花中的表達(dá)可以促進(jìn)開花過程，而tfl1/sp的表達(dá)則可以抑制開花。這些基因的表達(dá)，可以影響棉花的開花時(shí)間和花序結(jié)構(gòu)。這對(duì)于研究棉花早熟性具有重要意義。sp（self-pruning）基因，是tfl1（terminal?flower1）基因的同源，主要功能是抑制植物開花。，通過vigs術(shù)將ghsp1基因沉默，莖尖分生組織因受到花的控制而停止生長(zhǎng)。ghsp1基因在植物發(fā)育中起著關(guān)鍵作用，而其在棉花中的自然變異影響了棉花的生長(zhǎng)周期和結(jié)鈴方式，使得棉鈴成簇生長(zhǎng)并提前開花(liu?et?al.,?2018)。擬南芥中異源超表達(dá)棉花tfl1類基因能夠延遲擬南芥的開花時(shí)間。同時(shí)，在擬南芥早期開花突變體tfl1中過表達(dá)ghsp、ghtfl1-l2和ghbft-l2基因能夠逆轉(zhuǎn)其早花表型，表明棉花tfl1類基因參與開花調(diào)控(prewitt?et?al.,?2018)。本研究通過同源比對(duì)的方式，篩選到棉花ghsp2基因，并揭示了其在棉花開花中的功能，ghsp2可以作為一種潛在的分子育種工具，改良棉花開花時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一個(gè)新的sp基因（ghsp2），該基因的在棉花花芽分化時(shí)期高效表達(dá)，分析揭示該基因調(diào)控棉花開花過程中的功能，為利用這個(gè)基因改良棉花開花時(shí)間，創(chuàng)制棉花新種質(zhì)打下基礎(chǔ)。

2、本申請(qǐng)通過利用在番茄中控制開花的關(guān)鍵基因slsp1基因?yàn)榛A(chǔ)，在棉花中搜索同源基因，篩選到ghsp2基因，其基因id為ghir_d09g014340，該基因的cdna中包含有519?bp的開放閱讀框，編碼172個(gè)氨基酸。定量pcr分析表明ghsp2基因在不同棉花品種均在棉花花芽分化時(shí)期大量積累，表明該基因在棉花花芽分化中發(fā)揮作用，調(diào)控棉花開花。

3、為了進(jìn)一步研究ghsp2基因的功能，發(fā)明人將ghsp2基因在擬南芥中進(jìn)行了過量表達(dá)，對(duì)轉(zhuǎn)基因株系的抽薹時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因擬南芥的開花時(shí)間明顯推遲。在棉花中對(duì)ghsp2基因進(jìn)行vigs沉默后，棉花植株的開花時(shí)間明顯提前，表明ghsp2基因可以調(diào)控棉花的開花時(shí)間，可以通過控制ghsp2基因的表達(dá)，改良棉花的開花時(shí)間。

4、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

5、本申請(qǐng)?zhí)峁┝薵hsp2基因和/或ghsp2基因的編碼蛋白在改良棉花品種中的應(yīng)用。

6、本申請(qǐng)還提供了ghsp2基因和/或ghsp2基因的編碼蛋白在調(diào)控植物開花時(shí)間中的應(yīng)用。

7、本申請(qǐng)還提供了ghsp2基因和/或ghsp2基因的編碼蛋白在調(diào)控植物抽薹時(shí)間中的應(yīng)用。

8、本申請(qǐng)還提供了ghsp2基因通過抑制ghap1和ghcal的表達(dá)量在調(diào)控植物開花時(shí)間中的應(yīng)用。

9、本申請(qǐng)還提供了沉默ghsp2基因和/或減少ghsp2基因的編碼蛋白含量在提前植物開花時(shí)間中的應(yīng)用。

10、本申請(qǐng)還提供了過表達(dá)ghsp2基因和/或提高ghsp2基因的編碼蛋白含量在推遲植物開花時(shí)間中的應(yīng)用。

11、在本發(fā)明中，所述ghsp2基因的核苷酸序列如seq?id?no.13所示：

12、atggcaagggaagtagagcctctcatggttgggagagtcataggagatgttatggattctttcatcccaagtattaaaatgttggtcactttcaacaacaagcaagtcttcaatgggcatgagttttatccttcaacagttgtcaccaaacctagggtagaggttgcaggaggtgacatgagaactttcttcactctggtcatgacggacccggatgtccctggacctagtgatccttacttaagggagcaccttcactggattgtaacagacatccctggcaccacagatgccacattcggaagggaagtggtgagctatgaaaacccaaagccaaatatagggatccacaggtttgtgttcgttcttttcaagcagaaacgtcgacagataatcaagtcaccttgttcaagggataacttcaacacccgacgtttcgcttctgagaacgatcttggccttcctgttgctgctgtgtatttcaatgcccaaagagaaacagctgcaagaagacgttga；

13、所述ghsp2基因編碼的蛋白的氨基酸序列如seq?id?no.14所示：

14、mareveplmvgrvigdvmdsfipsikmlvtfnnkqvfnghefypstvvtkprvevaggdmrtfftlvmtdpdvpgpsdpylrehlhwivtdipgttdatfgrevvsyenpkpnigihrfvfvlfkqkrrqiikspcsrdnfntrrfasendlglpvaavyfnaqretaarrr。

15、在本發(fā)明中，所述植物包括棉花和擬南芥。

16、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

17、本發(fā)明提供了一個(gè)新的在棉花花芽分化時(shí)期優(yōu)勢(shì)表達(dá)的ghsp2基因序列的應(yīng)用。確定了ghsp2蛋白定位于細(xì)胞膜和細(xì)胞核上，表明該蛋白在細(xì)胞膜和細(xì)胞核中發(fā)揮作用。實(shí)驗(yàn)證明，在擬南芥中過量表達(dá)ghsp2?基因后，導(dǎo)致了擬南芥開花時(shí)間推遲，在棉花中沉默該基因后，棉花開花時(shí)間提前，進(jìn)一步說明了ghsp2?基因在調(diào)控棉花開花中的作用。

技術(shù)特征：

1.ghsp2基因和/或ghsp2基因的編碼蛋白在改良棉花品種中的應(yīng)用，所述ghsp2基因的核苷酸序列如seq?id?no.13所示，所述ghsp2基因編碼的蛋白的氨基酸序列如seq?idno.14所示。

2.ghsp2基因和/或ghsp2基因的編碼蛋白在調(diào)控植物開花時(shí)間中的應(yīng)用，所述ghsp2基因的核苷酸序列如seq?id?no.13所示，所述ghsp2基因編碼的蛋白的氨基酸序列如seq?idno.14所示；

3.ghsp2基因和/或ghsp2基因的編碼蛋白在調(diào)控植物抽薹時(shí)間中的應(yīng)用，所述ghsp2基因的核苷酸序列如seq?id?no.13所示，所述ghsp2基因編碼的蛋白的氨基酸序列如seq?idno.14所示；

4.ghsp2基因通過抑制ghap1和ghcal的表達(dá)量在調(diào)控植物開花時(shí)間中的應(yīng)用，所述ghsp2基因的核苷酸序列如seq?id?no.13所示，所述ghsp2基因編碼的蛋白的氨基酸序列如seq?id?no.14所示；

5.沉默ghsp2基因和/或減少ghsp2基因的編碼蛋白含量在提前植物開花時(shí)間中的應(yīng)用，所述ghsp2基因的核苷酸序列如seq?id?no.13所示，所述ghsp2基因編碼的蛋白的氨基酸序列如seq?id?no.14所示；

6.過表達(dá)ghsp2基因和/或提高ghsp2基因的編碼蛋白含量在推遲植物開花時(shí)間中的應(yīng)用，所述ghsp2基因的核苷酸序列如seq?id?no.13所示，所述ghsp2基因編碼的蛋白的氨基酸序列如seq?id?no.14所示；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種棉花GhSP2基因及其編碼蛋白在調(diào)節(jié)植物開花中的應(yīng)用。具體涉及到在棉花花芽分化前在棉花莖尖中持續(xù)表達(dá)的GhSP2基因，GhSP2蛋白定位在細(xì)胞膜和細(xì)胞核中，在棉花開花過程中發(fā)揮和重要的作用。本申請(qǐng)?jiān)跀M南芥中過量表達(dá)GhSP2基因后，抽薹和開花顯著推遲，而在棉花中將該基因沉默后，棉花植株的開花時(shí)間提前，同時(shí)株高變矮，表明該基因能夠調(diào)控植物的開花時(shí)間。由此可知，基因GhSP2及其編碼蛋白可以作為一種潛在的分子育種工具，通過調(diào)控棉花的開花時(shí)間，提高棉花品種對(duì)不同生態(tài)區(qū)的適應(yīng)性。

技術(shù)研發(fā)人員：左東云,管真惠,宋國(guó)立,程海亮,呂麗敏,張友平,王巧連
受保護(hù)的技術(shù)使用者：三亞中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院國(guó)家南繁研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/8/20