本发明专利技术公开了一种尿苷二磷酸－４－酮－６－脱氧葡萄糖异构还原酶及其编码基因与应用。尿苷二磷酸－４－酮－６－脱氧葡萄糖异构还原酶，是如下ａ）或ｂ）的蛋白：ａ）由序列表中序列２所示的氨基酸序列组成的蛋白质；ｂ）在序列表中序列２的氨基酸序列经过取代和／或缺失和／或添加一个或几个氨基酸且与尿苷二磷酸鼠李糖合成相关由ａ）衍生的蛋白质。本发明专利技术还公开了该蛋白的编码基因。将本发明专利技术的尿苷二磷酸－４－酮－６－脱氧葡萄糖异构还原酶编码基因导入棉花中，从而使棉花纤维长度增加，提高棉纤维的品质和产量。本发明专利技术的尿苷二磷酸－４－酮－６－脱氧葡萄糖异构还原酶及其编码基因具有重大的经济价值和应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及尿苷二磷酸-4-酮-6-脱氧葡萄糖异构还原酶及其编码基因与应用。
技术介绍
棉花纤维是从胚珠外表皮细胞分化而来的单细胞结构。棉花纤维是纺织工业的重 要原料，具有重要的经济价值。纤维质量决定其最终的长度与强度。同时，棉纤维细 胞也是研究细胞伸长、分化和细胞壁合成等重要生物学现象的理想系统。所以研究纤 维伸长有重要的经济价值和理论意义。棉花纤维细胞的发育过程是细胞超常伸长和细胞壁超常加厚的过程。陆地棉长度 约为3.0cm左右，陆地棉细胞壁直径为11-22um，也就是说长宽比为1000-3000。棉 花纤维细胞的形成一般可以分为四个相互有重叠的时期纤维起始，细胞伸长(初生 壁形成)、次生壁沉积和成熟期。细胞壁是植物区别与动物的主要器官之一。初生细胞壁主要由纤维素、果胶、半 纤维素等多糖组成。 一些特殊细胞，如棉花纤维、木质部和厚壁组织细胞，会在停止生 长之后继续在初生壁内部淀积次生细胞壁，主要有纤维素、半纤维素和少量木质素 组成。细胞壁的沉积与改变对植物的生长、发育以及对外界环境的响应都有重要的作 用。它最终决定了细胞的大小与形状。植物细胞壁果胶主要由三类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是重复的鼠李糖和半乳糖醛酸二糖单元组成的异聚体， 其中鼠李糖残基还连有阿拉伯聚糖、半乳聚糖和阿拉伯半乳聚糖。聚鼠李半乳糖醛酸II是经过修饰的同聚半乳糖醛酸，是连接结构多样化的多糖，它在细胞壁中的含量很 低。植物细胞壁丰富的多糖是由尿苷二磷酸葡萄糖经一系列的转化成各种核苷糖，再经糖基转移酶合成的，鼠李糖是组成聚鼠李半乳糖醛酸i和聚鼠李半乳糖醛酸n的主要糖单元之一，尿苷二磷酸鼠李糖(UDP-L-Rhamnose)是合成含鼠李糖多糖的活化前体， 它是由尿苷二磷酸鼠李糖合酶和尿苷二磷酸-4-酮-6-脱氧葡萄糖异构还原酶 (UDP-4-keto-6-deoxy-D-glucose 3, 5-印imerase 4-reductase， UER)负责合成的。 2002年，Tokumoto等研究发现，在纤维伸长期，细胞壁基质多糖(主要是果胶与半纤维素)占细胞壁糖总量的30-50%，而到次生壁加厚期，该比重迅速下降到3%。 1999 年，Chanliaud和Gidley等证实，果胶多糖可以通过参与纤维素的淀积而影响细胞 壁的性质。同年，Wen等发现，抑制果胶甲酯酶的表达可以改变豌豆根部细胞的性状， 从而使根变短。2003年，Jones等使用阿拉伯聚糖酶水解果胶RG I ，使离体鸭跖草叶 片气孔的开闭功能失去。2006年，Moore等研究J6t"A3v^m/7We2^zYbh7/s (经过 数次长期干旱失水依然能遇水复活)的叶子细胞壁结构发现，富含阿拉伯聚糖的细胞 壁多糖的存在赋予其多次失水和水化的结构性质。以上研究均表明，果胶多糖对细胞 的伸长和细胞壁的灵活性非常重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种尿苷二磷酸-4-酮-6-脱氧葡萄糖异构还原酶及其编码基 因与应用。本专利技术所提供的尿苷二磷酸-4-酮-6-脱氧葡萄糖异构还原酶，是与尿苷二磷酸鼠 李糖合成相关的蛋白，该蛋白命名为GhUERl，是如下a)或b)的蛋白a) 由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b) 在序列表中序列2的氨基酸序列经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基 酸且与尿苷二磷酸鼠李糖合成相关由a)衍生的蛋白质。所述一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加是指不超过10个氨基酸 的取代和/或缺失和/或添加。其中，序列表中序列2由300个氨基酸残基组成。为了使a)的GhUERl蛋白质便于纯化，可在由序列表中序列2所示的氨基酸序 列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表l所示的标签。表l.标签的序列<table>table see original document page 4</column></row><table>上述b)中的GhUERl蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表 达得到。上述b)中的GhUERl蛋白质的编码基因可通过将序列表中序列1自5'末端第 45-947位所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5'端和/或3'端连上表1所示的标签的编码序列得 到。所述蛋白的编码基因也属于本专利技术的保护范围。 所述蛋白的编码基因，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) 其编码序列是序列表中序列1自5'末端第45-947位；3) 在严格条件下与l)或2)或3)限定的DNA片段杂交且编码与尿苷二磷酸鼠 李糖合成相关的蛋白的DNA分子；4) 与l)或2)或3)的基因具有90%以上的同源性，且编码与尿苷二磷酸鼠李糖 合成相关的蛋白的DNA分子。所述步骤4)中的基因，与l)的基因最好有95%以上的同源性。序列表中的序列1由1234个核苷酸组成，自5'末端第45-947位为编码序列， 编码序列表中序列2所示的蛋白。上述严格条件可为在6XSSC， 0. 5% SDS的溶液中，在68°C下杂交，然后用 2XSSC， 0. 1% SDS和1XSSC， 0. 1% SDS各洗膜一次。含有上述""￡7(7基因的重组载体、转基因细胞系和重组菌、扩增所述基因的全长 及其任意片段的引物对也属于本专利技术的保护范围。可用现有的植物表达载体构建含有^^^7基因的重组表达载体。所述植物表达载 体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等，如pCAMBIA3301、 pCAMBIA1300、 pBI121、 pBinl9、 pCAMBIA2301、 pCAMBIA1301-UbiN或其它衍生植物表达 载体。携带有本专利技术的"汲)W基因的植物表达载体可通过Ti质粒、Ri质粒、植物病 毒载体、直接DNA转化、显微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化到植物 细胞或组织中。使用"汲7i7基因构建重组植物表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一 种增强型、组成型、组织特异型或诱导型启动子，如花椰菜花叶病毒(CAMV) 35S启 动子、泛生素基因Ubiquitin启动子(pUbi)等，它们可单独使用或与其它的植物启 动子结合使用；此外，使用本专利技术的基因构建植物表达载体时，还可使用增强子，包 括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始 密码子等，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译 控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始 区域可以来自转录起始区域或结构基因。5为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用植物表达载体进行加工，如加入可在植物中表达可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因(GUS基因、 萤光素酶基因等)、具有抗性的抗生素标记物(庆大霉素标记物、卡那霉素标记物等) 或是抗化学试剂标记基因(如抗除莠剂基因)等。本专利技术的另一个目的是提供一种培育高尿苷二磷酸鼠李糖含量的转基因本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种蛋白质，是如下ａ）或ｂ）的蛋白： ａ）由序列表中序列２所示的氨基酸序列组成的蛋白质； ｂ）在序列表中序列２的氨基酸序列经过取代和／或缺失和／或添加一个或几个氨基酸且与尿苷二磷酸鼠李糖的合成相关由ａ）衍生的蛋白质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱玉贤，庞朝友，逄宇，王慧，靳翔，秦咏梅，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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