棉花纤维的类β微管蛋白及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术公开了棉花纤维的类β微管蛋白及其编码基因与应用，目的是提供和棉花纤维伸长具有密切相关的类β微管蛋白及其编码基因。本发明专利技术所提供的棉花纤维类β微管蛋白的名称为Ｇｈ－ＢｔｕｂＬ，是具有序列表中序列２氨基酸残基序列的蛋白质，或者是将序列２的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代、缺失或添加且具有与序列２的氨基酸残基序列相同活性的由序列２衍生的蛋白质。棉花纤维类β微管蛋白Ｇｈ－ＢｔｕｂＬ的编码基因，是下列核苷酸序列之一：１）序列表中序列１的ＤＮＡ序列；２）与序列表中序列１限定的ＤＮＡ序列具有８５％以上同源性，且编码相同功能蛋白质的ＤＮＡ序列。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及植物蛋白及其编码基因与应用，特别是涉及棉花纤维的类β微管蛋白及其编码基因与应用。1992年，John和Crow克隆并分析了第一个纤维特异表达基因E6，掀起了克隆纤维特异基因的热潮。E6转录子在纤维发育的整个过程中都能检测到。E6的mRNA和蛋白浓度在初生壁合成晚期和次生壁合成早期最高，未发现与E6基因同源的已知原核或真核基因。然而，将反义基因转入棉花中，未发现纤维的发育和品质有明显的表型变化，表明E6基因对于纤维的正常发育和结构完整不是至关重要的。1995年，Delmer等克隆到棉纤维特异的GTP结合蛋白基因Rac13，在发育的纤维中高效表达，在由伸长期向次生细胞壁合成转换期表达量最高，此时细胞骨架正进行重新组织。因此Rac13可能在细胞骨架组织的信号传递中发挥作用。1995年，John 克隆到一纤维高表达基因B6，长1.2kb，它在初生壁和次生壁合成阶段都有表达，蛋白有一个疏水N末端和两个富含Pro的区域。并获得了上游2.3kb启动子区，能引导GUS的瞬时表达。但该基因的功能不详。1995年，John和Keller 克隆到纤维特异表达的基因H6，蛋白中富含Pro，存在17个五氨基基元(motif)Ala(Ser)-Thr(Ser)-Pro-Pro-Pro。其mRNA在初生壁形成早期聚集，但其蛋白在初生壁形成晚期即次生壁合成期开始时聚集，表明H6可能存在翻译水平的调节并在次生壁装配中发挥作用。从它的氨基酸组成和可溶性推测它可能属于阿拉伯半乳糖蛋白(AGP)，作为细胞膜嵌入成分参与棉花纤维次生壁的发育和构架。1995年，Ma等克隆到GH3，它编码一脂转移蛋白(LTP)，可能定位于纤维细胞外膜。GH3基因受发育调控，在伸长期表达量最高，可能参与跨膜转运几丁质单体，促进几丁质合成。1996年，Reinhart等克隆到棉纤维特异表达的基因FbL2A。它的表达受发育调控，在初生壁合成晚期和次生壁合成早期被激活。该基因编码一个43.4KD的蛋白，除N端疏水外高度亲水，62％由重复基元组成，有一个55氨基酸的区域重复4次之多。该蛋白在纤维细胞中的功能不详。1997年，Ma等克隆到脂转移蛋白Ltp6基因，与GH3的氨基酸同源性为64％。Ltp6也在纤维细胞中伸长期表达量最高，只是表达水平低些。1999年，Hsu等分离到Ltp6的启动子，Ltp6启动子具有组织表达特异性。1997年，Oxford和Timmis克隆到脂转移蛋白FS6(LTP)和一富含Pro蛋白(PRP)FS17，两者都在纤维发育早期高表达。存在的信号肽序列表明，LTP和PRP都定位于纤维的胞外基质中。FS6与以前发现的棉花LTP GH3氨基酸同源性为88％，但两者疏水性差别很大。FS17可能有强化细胞壁的功能，它与细胞壁复杂的结构相连接，快速伸长的纤维细胞中富含FS17，可能与这种生长需要持续供应壁物质有关，存在典型的PRP重复基元(motif)PPVYK，与以前报道的富含Pro蛋白H6无显著相似性。另一纤维特异未知功能的蛋白B6，有两个富含Pro的区域，但这两个区域都与FS17中的重复序列不相似。1997年，Song和Allen克隆到棉纤维特异表达的基因酰基载体蛋白(ACP)。Northern blot表明该基因在纤维伸长期高效表达，Southern blot分析发现单拷贝的ACP可能在棉花A和D基因组中都存在，在进化过程中，ACP基因家族的一员特异表达成为纤维，可能为迅速伸长的纤维合成膜脂。1998年，Kawai等克隆到GhCAP(adenyl cyclase-associated)基因。GhCAP编码471aa的读码框。Northern blot表明GhCAP主要在纤维伸长期表达。GhCAP在微丝组织中起作用，可能在细胞骨架重组中起信号传递作用。1998年，Oxford和Timmis克隆到pGhEX1。它编码expansin。该基因只在棉纤维中表达，在伸长期受发育调控，即16DPA时最高，之后下降。研究表明它可能与植物细胞膨压驱动的生长有关，同时也发现棉纤维细胞基因表达在转录水平上受到调控。1999年，Loguercio等克隆到几个可能与棉花纤维分化及发育相关的myb类基因。研究了6个属于R2R3-MYB家族的棉花myb类基因(GhMYB)在异源四倍体陆地棉中的表达特性。在反式调节区内发现了可能调节GhMYB活性的几个结构域和基元。一个是存在于5个GhMYB中的恰好位于DNA结合结构域(DBD)下游的40个氨基酸的碱性区域(TRR1)。并且，存在于一类植物MYB中的保守基元GIDxxH也存在于GhMYB1和GhMYB6TRR1结构域的同一位置。至少两个GhMYBs(GhMYB4和GhMYB5)在5’前导序列(5’-uORFs)有未定性的读码框，可能在翻译水平调节这些GhMYB蛋白的合成。多个DNA结合结构域(DBD)的存在表明GhMYB与苯丙酸合成相关的植物R2R3-MYB有结构相似性。GhMYB5是与棉花R2R3-MYB关系最远的，与干旱诱导的AtMYBG11同处于一个孤立的基因簇。除了保守的基元外，序列分析并未发现GhMYB、MIXTA(AmMYBMx)和G11(AtMYBG11)在DBD和TRR有其他相似性。然而进化树分析发现，GhMYB2、GhMYB3和GhMYB4属于包括GLABROUS1的基因簇，而GhMYB1和GhMYB6属于关系近的基因簇。半定量RT-PCR分析显示，GhMYB基因表达有两个不同的类型一型GhMYB(GhMYB-1，-2和-3)转录子在所有组织中都有，并且比二型丰度高；二型GhMYB(GhMYB-4，-5和-6)在纤维中高表达。GhMYB表达的发育调控与这些DNA结合因子在纤维分化和伸长中的功能一致。1999年，Oxford等克隆到一全长cDNA克隆FS18，它是只编码71个氨基酸的蛋白，与LTP有一些相似性，功能不详。该基因在纤维中高表达，尤其突出的是它在次生壁合成开始和以后(18-24DPA)表达量最高。2001年，Cui等克隆到新基因CFL1，该基因与FKS1酵母β-1，3-葡聚糖(胼胝质)合酶催化亚基同源。CFL1在纤维初生壁合成期高表达，它在幼根中表达量也较高。序列分析和CaM-gel overlay assay推测在它亲水性的N末端有一CaM结合位点。Product-entrapment assay显示，该蛋白能与体外合成的胼胝质沉淀结合。CFL1是酵母β-1，3-葡聚糖合酶催化亚基FKS1的植物同系物，可能在胼胝质合成中起作用。2001年，Zhao等克隆到10个纤维特异cDNA。其中5个分别编码二磷酸核甘酸酶(bisphosphate nucleotidase)、α-tubulin、β半乳糖甘酶、膜连蛋白(annexin)和可逆糖基化多肽；另5个功能未定。这10个cDNA都在纤维细胞高效表达，绝大多数在纤维发育的早期累积，除了F14，它在纤维发育晚期表达量最高。2001年，Tan等克隆了一个在棉花纤维和根尖组织中特异表达的基因ghprp1(proline-rich proteins)，该基因编码一个299个氨基残基的蛋白质，在该蛋白的N端有一疏水信号肽。该基因存在于本文档来自技高网...

【技术保护点】
棉花纤维的类β微管蛋白Ｇｈ－ＢｔｕｂＬ，是具有序列表中序列２氨基酸残基序列的蛋白质，或者是将序列２的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代、缺失或添加且具有与序列２的氨基酸残基序列相同活性的由序列２衍生的蛋白质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱玉贤，姬生健，卢迎春，冯建勋，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]