本發明專利技術公開了一種尿苷二磷酸－４－酮－６－脫氧葡萄糖異構還原酶及其編碼基因與應用。尿苷二磷酸－４－酮－６－脫氧葡萄糖異構還原酶，是如下ａ）或ｂ）的蛋白：ａ）由序列表中序列２所示的氨基酸序列組成的蛋白質；ｂ）在序列表中序列２的氨基酸序列經過取代和／或缺失和／或添加一個或幾個氨基酸且與尿苷二磷酸鼠李糖合成相關由ａ）衍生的蛋白質。本發明專利技術還公開了該蛋白的編碼基因。將本發明專利技術的尿苷二磷酸－４－酮－６－脫氧葡萄糖異構還原酶編碼基因導入棉花中，從而使棉花纖維長度增加，提高棉纖維的品質和產量。本發明專利技術的尿苷二磷酸－４－酮－６－脫氧葡萄糖異構還原酶及其編碼基因具有重大的經濟價值和應用前景。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及尿苷二磷酸-4-酮-6-脫氧葡萄糖異構還原酶及其編碼基因與應用。
技術介紹
棉花纖維是從胚珠外表皮細胞分化而來的單細胞結構。棉花纖維是紡織工業的重 要原料，具有重要的經濟價值。纖維質量決定其最終的長度與強度。同時，棉纖維細 胞也是研究細胞伸長、分化和細胞壁合成等重要生物學現象的理想系統。所以研究纖 維伸長有重要的經濟價值和理論意義。棉花纖維細胞的發育過程是細胞超常伸長和細胞壁超常加厚的過程。陸地棉長度 約為3.0cm左右，陸地棉細胞壁直徑為11-22um，也就是說長寬比為1000-3000。棉 花纖維細胞的形成一般可以分為四個相互有重疊的時期纖維起始，細胞伸長(初生 壁形成)、次生壁沉積和成熟期。細胞壁是植物區別與動物的主要器官之一。初生細胞壁主要由纖維素、果膠、半 纖維素等多糖組成。 一些特殊細胞，如棉花纖維、木質部和厚壁組織細胞，會在停止生 長之后繼續在初生壁內部淀積次生細胞壁，主要有纖維素、半纖維素和少量木質素 組成。細胞壁的沉積與改變對植物的生長、發育以及對外界環境的響應都有重要的作 用。它最終決定了細胞的大小與形狀。植物細胞壁果膠主要由三類多糖混合而成同聚半乳糖醛酸(HGA)、聚鼠李半乳 糖醛酸I (RGI)和聚鼠李半乳糖醛酸II (RGII)。同聚半乳糖醛酸是半乳糖醛酸的 同聚物。聚鼠李半乳糖醛酸I是重復的鼠李糖和半乳糖醛酸二糖單元組成的異聚體， 其中鼠李糖殘基還連有阿拉伯聚糖、半乳聚糖和阿拉伯半乳聚糖。聚鼠李半乳糖醛酸II是經過修飾的同聚半乳糖醛酸，是連接結構多樣化的多糖，它在細胞壁中的含量很 低。植物細胞壁豐富的多糖是由尿苷二磷酸葡萄糖經一系列的轉化成各種核苷糖，再經糖基轉移酶合成的，鼠李糖是組成聚鼠李半乳糖醛酸i和聚鼠李半乳糖醛酸n的主要糖單元之一，尿苷二磷酸鼠李糖(UDP-L-Rhamnose)是合成含鼠李糖多糖的活化前體， 它是由尿苷二磷酸鼠李糖合酶和尿苷二磷酸-4-酮-6-脫氧葡萄糖異構還原酶 (UDP-4-keto-6-deoxy-D-glucose 3, 5-印imerase 4-reductase， UER)負責合成的。 2002年，Tokumoto等研究發現，在纖維伸長期，細胞壁基質多糖(主要是果膠與半纖維素)占細胞壁糖總量的30-50%，而到次生壁加厚期，該比重迅速下降到3%。 1999 年，Chanliaud和Gidley等證實，果膠多糖可以通過參與纖維素的淀積而影響細胞 壁的性質。同年，Wen等發現，抑制果膠甲酯酶的表達可以改變豌豆根部細胞的性狀， 從而使根變短。2003年，Jones等使用阿拉伯聚糖酶水解果膠RG I ，使離體鴨跖草葉 片氣孔的開閉功能失去。2006年，Moore等研究J6t"A3v^m/7We2^zYbh7/s (經過 數次長期干旱失水依然能遇水復活)的葉子細胞壁結構發現，富含阿拉伯聚糖的細胞 壁多糖的存在賦予其多次失水和水化的結構性質。以上研究均表明，果膠多糖對細胞 的伸長和細胞壁的靈活性非常重要。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種尿苷二磷酸-4-酮-6-脫氧葡萄糖異構還原酶及其編碼基 因與應用。本專利技術所提供的尿苷二磷酸-4-酮-6-脫氧葡萄糖異構還原酶，是與尿苷二磷酸鼠 李糖合成相關的蛋白，該蛋白命名為GhUERl，是如下a)或b)的蛋白a) 由序列表中序列2所示的氨基酸序列組成的蛋白質；b) 在序列表中序列2的氨基酸序列經過取代和/或缺失和/或添加一個或幾個氨基 酸且與尿苷二磷酸鼠李糖合成相關由a)衍生的蛋白質。所述一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加是指不超過10個氨基酸 的取代和/或缺失和/或添加。其中，序列表中序列2由300個氨基酸殘基組成。為了使a)的GhUERl蛋白質便于純化，可在由序列表中序列2所示的氨基酸序 列組成的蛋白質的氨基末端或羧基末端連接上如表l所示的標簽。表l.標簽的序列<table>table see original document page 4</column></row><table>上述b)中的GhUERl蛋白質可人工合成，也可先合成其編碼基因，再進行生物表 達得到。上述b)中的GhUERl蛋白質的編碼基因可通過將序列表中序列1自5'末端第 45-947位所示的DNA序列中缺失一個或幾個氨基酸殘基的密碼子，和/或進行一個或幾個堿基對的錯義突變，和/或在其5'端和/或3'端連上表1所示的標簽的編碼序列得 到。所述蛋白的編碼基因也屬于本專利技術的保護范圍。 所述蛋白的編碼基因，是如下l)至4)中任一所述的基因；1) 其核苷酸序列是序列表中序列l;2) 其編碼序列是序列表中序列1自5'末端第45-947位；3) 在嚴格條件下與l)或2)或3)限定的DNA片段雜交且編碼與尿苷二磷酸鼠 李糖合成相關的蛋白的DNA分子；4) 與l)或2)或3)的基因具有90%以上的同源性，且編碼與尿苷二磷酸鼠李糖 合成相關的蛋白的DNA分子。所述步驟4)中的基因，與l)的基因最好有95%以上的同源性。序列表中的序列1由1234個核苷酸組成，自5'末端第45-947位為編碼序列， 編碼序列表中序列2所示的蛋白。上述嚴格條件可為在6XSSC， 0. 5% SDS的溶液中，在68°C下雜交，然后用 2XSSC， 0. 1% SDS和1XSSC， 0. 1% SDS各洗膜一次。含有上述""￡7(7基因的重組載體、轉基因細胞系和重組菌、擴增所述基因的全長 及其任意片段的引物對也屬于本專利技術的保護范圍。可用現有的植物表達載體構建含有^^^7基因的重組表達載體。所述植物表達載 體包括雙元農桿菌載體和可用于植物微彈轟擊的載體等，如pCAMBIA3301、 pCAMBIA1300、 pBI121、 pBinl9、 pCAMBIA2301、 pCAMBIA1301-UbiN或其它衍生植物表達 載體。攜帶有本專利技術的"汲)W基因的植物表達載體可通過Ti質粒、Ri質粒、植物病 毒載體、直接DNA轉化、顯微注射、電導、農桿菌介導等常規生物學方法轉化到植物 細胞或組織中。使用"汲7i7基因構建重組植物表達載體時，在其轉錄起始核苷酸前可加上任何一 種增強型、組成型、組織特異型或誘導型啟動子，如花椰菜花葉病毒(CAMV) 35S啟 動子、泛生素基因Ubiquitin啟動子(pUbi)等，它們可單獨使用或與其它的植物啟 動子結合使用；此外，使用本專利技術的基因構建植物表達載體時，還可使用增強子，包 括翻譯增強子或轉錄增強子，這些增強子區域可以是ATG起始密碼子或鄰接區域起始 密碼子等，但必需與編碼序列的閱讀框相同，以保證整個序列的正確翻譯。所述翻譯 控制信號和起始密碼子的來源是廣泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻譯起始 區域可以來自轉錄起始區域或結構基因。5為了便于對轉基因植物細胞或植物進行鑒定及篩選，可對所用植物表達載體進行加工，如加入可在植物中表達可產生顏色變化的酶或發光化合物的基因(GUS基因、 螢光素酶基因等)、具有抗性的抗生素標記物(慶大霉素標記物、卡那霉素標記物等) 或是抗化學試劑標記基因(如抗除莠劑基因)等。本專利技術的另一個目的是提供一種培育高尿苷二磷酸鼠李糖含量的轉基因本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種蛋白質，是如下ａ）或ｂ）的蛋白： ａ）由序列表中序列２所示的氨基酸序列組成的蛋白質； ｂ）在序列表中序列２的氨基酸序列經過取代和／或缺失和／或添加一個或幾個氨基酸且與尿苷二磷酸鼠李糖的合成相關由ａ）衍生的蛋白質。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱玉賢，龐朝友，逄宇，王慧，靳翔，秦詠梅，
申請(專利權)人：北京大學，
類型：發明
國別省市：11[中國|北京]
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