一种半乳糖基转移酶及其编码基因和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种半乳糖基转移酶及其编码基因和应用。本发明专利技术从铁皮石斛(Dendrobium officinale Kimura et Migo)中克隆得到了半乳糖基转移酶基因DoGALT，全长2120bp，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示；第125位到1849位碱基编码半乳糖基转移酶DoGALT，其氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。本发明专利技术半乳糖基转移酶基因DoGALT为糖基转移酶家族成员，在含半乳糖基的多糖合成过程中起重要作用。通过基因工程技术过表达DoGALT基因，能够促进半乳糖和多糖的合成，并提高植物对盐和干旱的抗性，在培育高糖、耐盐、耐旱植物方面具有良好的应用前景。

Galactotransferase and its coding gene and Application

The present invention discloses galactotransferase and its coding gene and application. This invention has cloned the galactose based transferase gene DoGALT from Dendrobium candidum (Dendrobium officinale Kimura et Migo), full length 2120bp, and its nucleotide sequence is shown as SEQ ID NO:1; 125th to 1849 base coded galactose transferase DoGALT, its amino acid sequence is shown as SEQ. The galactose transferase gene DoGALT is a member of glycosyltransferase family and plays an important role in the synthesis of polysaccharides containing galactose. Through gene engineering technology, overexpression of DoGALT gene can promote the synthesis of galactose and polysaccharide, and improve plant resistance to salt and drought. It has a good application prospect in cultivating high sugar, salt tolerance and drought tolerant plants.

【技术实现步骤摘要】
一种半乳糖基转移酶及其编码基因和应用
本专利技术属基因工程
，更具体地说，本专利技术涉及一种半乳糖基转移酶及其编码基因和应用。
技术介绍
铁皮石斛(DendrobiumofficinaleKimuraetMigo)是《神农本草经》、《中华人民共和国药典》中收录的名贵中药材之一，以茎入药，茎中富含具有生物活性的多糖。《中华人民共和国药典(2015年版)》规定铁皮石斛多糖含量不得少于25.0％，通常作为铁皮石斛质量的评价依据。近代药理研究表明，铁皮石斛多糖具有抗氧化、抗肿瘤、增强免疫等功效。因此也是最具有开发潜力的中药材之一，受到国内外学者的高度重视。植物化学分析表明，铁皮石斛多糖主要为水溶性多糖，由甘露糖、葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖等单糖组成(NgTB,LiuJ,WongJH,etal.ReviewofresearchonDendrobium,aprizedfolkmedicine.AppliedMicrobiologyandBiotechnology,2012,93:1795-1803)。目前，铁皮石斛多糖被鉴定为甘露聚糖(HuaYF,ZhangM,FuCX,etal.Structuralcharacterizationofa2-O-acetylglueomannanfromDendrobiumofficinalestem.CarbohydrateResearch,2004,339:2219-2224；XingXH,CuiSW,NieSP,etal.StudyonDendrobiumofficinale,O-acetyl-glucomannanPartIExtraction,purification,andpartialstructuralcharacterization.BioactiveCarbohydratesandDietaryFibre,2014,4:74-83)，与此同时，多名学者研究发现，其支链上存在半乳糖(MengLZ,LvGP,HuDJ,etal.EffectsofpolysaccharidesfromdifferentspeciesofDendrobiumonmacrophagefunction.Molecules,2013,18:5779-5791；ZhangJY,GuoY,SiJP,etal.ApolysaccharideofDendrobiumofficinaleamelioratesH2O2-inducedapoptosisinH9c2cardiomyocytesviaPI3K/AKTandMAPKpathways.InternationalJournalofBiologicalMacromolecules,2017,104:1-10)。目前，植物甘露聚糖的生物合成途径在拟南芥(GoubetF,BartonCJ,MortimerJC,etal.CellwallglucomannaninArabidopsisissynthesisedbyCSLAglycosyltransferases,andinfluencestheprogressionofembryogenesis.ThePlantJournal,2009,60:527-538)、葫芦巴(WangY,MortimerJC,DavisJ,etal.Identificationofanadditionalproteininvolvedinmannanbiosynthesis.ThePlantJournal,2013,73:105-117)、瓜尔豆(DhuggaKS,BarreiroR,WhittenB,etal.Guarseedbeta-mannansynthaseisamemberofthecellulosesynthasesupergenefamily.Science,2004,303:363-366)等高等植物中均有报道，为铁皮石斛甘露聚糖生物合成的调控研究提供了参考。此外，已报道的甘露聚糖大多数存在细胞壁中，而且是不可溶的，少数可溶的却没有生物活性。铁皮石斛甘露聚糖兼具水溶性和生物活性，研究铁皮石斛甘露聚糖的生物合成具有很重要的学术价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种可用于提高植物半乳糖、多糖含量和提高植物耐盐和抗旱的半乳糖基转移酶及其编码基因。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种半乳糖基转移酶基因DoGALT，其核苷酸序列如SEQIDNO:1所示。本专利技术还提供了一种半乳糖基转移酶DoGALT，其是通过上述半乳糖基转移酶基因DoGALT的第125位到1849位碱基编码得到，其氨基酸序列如SEQIDNO.2所示。本专利技术还提供了一种含有所述的半乳糖基转移酶基因DoGALT的表达载体。本专利技术上述载体为一种可用于农杆菌转化植物的双元载体，其构建方法是通过NcoI酶切后连接到植物表达载体pCAMBIA1302上，命名为pCABIA1302-DoGALT。本专利技术半乳糖基转移酶基因DoGALT可用于提高植物多糖、半乳糖含量和抗逆境胁迫。例如，用于培育高糖、耐盐和抗旱植物品种。具体方式可以是：将半乳糖基转移酶基因DoGALT导入植物细胞、组织或器官，再将被转化的植物细胞、组织或器官培育成植株，使半乳糖基转移酶基因DoGALT在植物中表达，得到高糖、耐盐和抗旱的植物。优选的，所述的半乳糖基转移酶基因DoGALT是通过pCAMBIA1302植物表达载体导入植物细胞、组织或器官的。优选的，所述的植物为模式植物拟南芥(Arabidopsisthaliana)。相对于现有技术，本专利技术具有如下优点和有益效果：本专利技术克隆得到的属于铁皮石斛糖基转移酶家族的半乳糖基转移酶基因DoGALT，其参与半乳糖、多糖的合成以及高盐、干旱胁迫灯的逆境应答过程。通过转基因及功能鉴定证实超量表达DoGALT提高拟南芥中的半乳糖和多糖含量，同时DoGALT能提高拟南芥对高盐和干旱的抗性。铁皮石斛DoGALT在培育高糖、耐盐和耐旱植物尤其是铁皮石斛新品种方面具有非常重要的理论及应用价值。附图说明图1为铁皮石斛DoGALT基因片段的扩增。图2为应用巢式PCR扩增铁皮石斛DoGALT基因的3′端。图3为应用Touch-downPCR扩增铁皮石斛DoGALT基因的5′端。图4为铁皮石斛DoGALT开放阅读框的扩增。图5为铁皮石斛DoGALT在不同器官中的表达模式。不同器官包括营养生长阶段(根、茎、叶，种子萌发后10个月)和生殖生长阶段(根、茎、叶、花，组培苗移栽后14个月)。图6为铁皮石斛DoGALT在不同生长时期的表达模式。不同生长时期包括组培苗移栽后6、11、14、17个月，即S1、S2、S3、S4。图7为所用的植物双元表达载体pCABIA1302。NCBI登陆号为AF234298。图8为铁皮石斛DoGALT超量表达载体构建的示意图。图9为DoGALT转基因拟南芥株系的表型。野生型拟南芥(WT)，35S:DoGALT转基因株系line1、line2和line3。图10为DoGALT转基因拟南芥株系的半定量PCR检测。野生型拟南芥(WT)，35S:DoGALT转基因株系line1、line2和line3。DoActin的NCBI登陆号为JX294本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半乳糖基转移酶基因DoGALT，其特征在于，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。

【技术特征摘要】
1.一种半乳糖基转移酶基因DoGALT，其特征在于，其核苷酸序列如SEQIDNO:1所示。2.一种半乳糖基转移酶DoGALT，其特征在于，其氨基酸序列如SEQIDNO:2所示。3.一种植物表达载体，其特征在于，含有权利要求1所述的半乳糖基转移酶基因DoGALT。4.权利要求3所述的植物表达载体的构建方法，其特征在于，将半乳糖基转移酶基因...

【专利技术属性】
技术研发人员：段俊，俞振明，何春梅，
申请(专利权)人：中国科学院华南植物园，
类型：发明
国别省市：广东,44