一种紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1及其编码基因与应用，涉及植物基因工程技术领域，所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1包括如氨基酸序列SEQ ID NO：2所示的多肽，所述多肽的变异形式多肽，以及所述蛋白MsLEA‑D34的活性片段、活性衍生物，并提供了所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1的编码基因，包括如核苷酸序列SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列，所述核苷酸序列SEQ ID NO：1的简并序列、变异序列，以及能与所述核苷酸序列SEQ ID NO：1杂交的序列。本发明专利技术利用基因工程技术实现了MsPG1转基因植株的培育，显著提高了植株的耐铝毒性，为紫花苜蓿耐铝毒新品种的培育和育种工作提供了重要的理论依据，具有很大的应用价值。

A kind of Alfalfa WL525 polygalacturonase mspg1 and its coding gene and Application

【技术实现步骤摘要】
一种紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1及其编码基因与应用
本专利技术涉及植物基因工程
，尤其涉及一种紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1及其编码基因与应用。
技术介绍
紫花苜蓿(MedicagosativaL.)是豆科苜蓿属多年生草本植物，在全球都广泛种植。紫花苜蓿生长迅速、绿期较长、繁殖能力强且营养价值高，是重要的饲料作物，在畜牧业生产中发挥着重要作用。随着降雨量的减少、人类活动的频繁、土壤沙化的增加、生态环境急剧恶化，草场植被严重退化，苜蓿产量受到很大影响。畜牧业的不断发展，对苜蓿的产量与品质提出了更高的要求。因此，培育高产优质的苜蓿新品种成为亟待解决的问题。多聚半乳糖醛酸酶(Polygalacturonase,PG)是一种水解酶,按作用方式分为内切多聚半乳糖醛酸酶(endo-PG，EC3.2.1.15),和外切多聚半乳糖醛酸酶(exo-PG，EC3.2.1.67)。外切多聚半乳糖醛酸酶水解果胶分子的非还原端,产生半乳糖醛酸。但是它们不能作用于果胶分子中的鼠李糖残基和被酯化的糖醛酸。内切多聚半乳糖醛酸酶随机地在不同部位水解切开α(1→4)半乳糖糖苷键,断裂多聚半乳糖醛酸链,将细胞壁中多聚半乳糖醛酸降解为寡聚半乳糖醛酸和半乳糖醛酸。植物多聚半乳糖醛酸酶(PG)参与植物发育的许多阶段过程，包括叶片和花器官的脱落、果实成熟、细胞膨胀、气孔运动等等。在植物中的过表达或敲除PG基因可增加或减少果胶含量，从而影响细胞壁形态和结构。尽管已获得上千个植物PG基因(如拟南芥、水稻、番茄、油菜等)，但对该类酶的功能研究仅限于少数植物中。目前，未有与紫花苜蓿耐铝PG编码基因序列相关报道。因此，本领域的技术人员致力于开发一种新的能够有效提高植株抗逆性、尤其是耐铝毒抗性的多聚半乳糖醛酸酶，并实现对植物抗逆性的改良、尤其是紫花苜蓿耐铝毒能力及育种工作的提高。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种新的多聚半乳糖醛酸酶，且具有在非生物胁迫、尤其是铝胁迫中显著上调表达等表达特性，为提高植物抗性、尤其是紫花苜蓿的耐铝毒能力及育种工作提供基础和理论依据。为实现上述目的，本专利技术提供了一种紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1，所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1为具有如序列SEQIDNO：2所示的氨基酸序列的多肽，所述多肽的变异形式多肽，以及所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1的活性片段、活性衍生物。进一步地，所述变异形式多肽具有与所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1相同功能，包括：同源氨基酸序列多肽、保守性变异体、等位变异体、天然突变体、诱导突变体、能与所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1的相关DNA杂交的DNA所编码的蛋白、利用所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1的抗血清获得的多肽或蛋白。进一步地，所述同源氨基酸序列多肽包括与所述序列SEQIDNO：2相比存在1～50个氨基酸的缺失、插入和/或取代，以及在C末端和/或N末端添加1～20个氨基酸而形成的多肽。进一步地，所述保守性变异体具体为与所述序列SEQIDNO：2相比存在1～10个氨基酸取代而形成的多肽。本专利技术还提供了一种编码如上所述的紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1的编码基因，所述编码基因包括如核苷酸序列SEQIDNO：1所示的核苷酸序列，所述核苷酸序列SEQIDNO：1的简并序列、变异序列，以及能与所述核苷酸序列SEQIDNO：1杂交的序列。进一步地，所述简并序列与所述核苷酸序列SEQIDNO：1具有至少70％的同源性；优选的，所述简并序列与所述核苷酸序列SEQIDNO：1具有至少90％的同源性。进一步地，所述变异序列包括与所述核苷酸序列SEQIDNO：1相比存在1～90个核苷酸的缺失、插入和/或取代，以及在5′和/或3′端添加1～60个核苷酸而形成的序列。本专利技术还提供了一种如上所述的紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1的编码基因在耐铝毒方面的应用。进一步地，所述应用具体包括：构建含有所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1的所述编码基因的表达载体，并转化植物宿体，培育筛选得到转基因植株。进一步地，所述应用还包括制备与所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1相关的抑制剂、拮抗剂。与现有技术相比，本专利技术至少具备以下有益的技术效果：(1)本专利技术提供的聚半乳糖醛酸酶MsPG1及其编码基因，在铝胁迫环境中具有显著的上调表达表现，可为培育具有耐铝毒等优良特性的转基因植株提供依据；(2)本专利技术成功构建了含MsPG1基因的表达载体、并培育出了能够过表达MsPG1基因的烟草和拟南芥转基因植物体，且其中的铝含量明显降低、提高了原植株的耐铝毒性，为培育耐铝毒紫花苜蓿及其育种工作的提高提供了重要的基础，具有很大的应用价值。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的紫花苜蓿WL525MsPG1基因的进化树分析结果示意图；图2是本专利技术的一个较佳实施例的紫花苜蓿WL525MsPG1基因与蒺藜苜蓿(Medicagotruncatula)PG基因mRNA的核苷酸序列的同源比较(DNAMAN)结果示意图；图3是本专利技术的一个较佳实施例的紫花苜蓿WL525MsPG1基因与4个物种PG基因的氨基酸序列的同源比较(DNAMAN)结果示意图；图4是本专利技术的一个较佳实施例的紫花苜蓿WL525MsPG1基因在Al胁迫过程中的表达量变化统计结果；图5是本专利技术的一个较佳实施例的紫花苜蓿WL525MsPG1基因在烟草叶片表皮细胞定位荧光图片，其中，A为p35S-YFP定位，B为p35S-YFP质壁分离后的定位，C为p35S-MsPG1-YFP的定位，D-E分别为p35S-MsPG1-YFP与pm-rk共转烟草质壁分离后的定位，F为D和E的合并；图6是本专利技术的一个较佳实施例的野生型与过表达MsPG1基因的拟南芥在Al胁迫下表型观察，其中，A为根生长照片，B为根长统计，C为MsPG1基因相对表达量；图7是本专利技术的一个较佳实施例的野生型与过表达MsPG1基因的拟南芥在Al胁迫下表型观察，其中，A为根相对干重增长量，B为叶子相对干重增长量；图8是本专利技术的一个较佳实施例的野生型与过表达MsPG1基因的拟南芥在Al胁迫下Al含量的测定，其中，A为根部Al含量统计结果，B为叶片Al含量统计结果。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如Sambrook等分子克隆：实验室手册(NewYork:ColdSpringHarborLaboratoryPress,1989)中所述的条件，或按照使用试剂说明书所建议的条件。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1，其特征在于，所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1为具有如序列SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列的多肽，所述多肽的变异形式多肽，以及所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1的活性片段、活性衍生物。/n

【技术特征摘要】
1.一种紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1，其特征在于，所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1为具有如序列SEQIDNO：2所示的氨基酸序列的多肽，所述多肽的变异形式多肽，以及所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1的活性片段、活性衍生物。


2.如权利要求1所述的紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1，其特征在于，所述变异形式多肽具有与所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1相同功能，包括：同源氨基酸序列多肽、保守性变异体、等位变异体、天然突变体、诱导突变体、能与所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1的相关DNA杂交的DNA所编码的蛋白、利用所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1的抗血清获得的多肽或蛋白。


3.如权利要求2所述的紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1，其特征在于，所述同源氨基酸序列多肽包括与所述序列SEQIDNO：2相比存在1～50个氨基酸的缺失、插入和/或取代，以及在C末端和/或N末端添加1～20个氨基酸而形成的多肽。


4.如权利要求2所述的紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1，其特征在于，所述保守性变异体具体为与所述序列SEQIDNO：2相比存在1～10个氨基酸取代而形成的多肽。


5.一种编码如权利要求1～4任一项所述的紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1的编码基因，其特征在于，所述编码基因包括如核苷酸序列SEQIDNO：1所示...

【专利技术属性】
技术研发人员：安渊，李姣姣，周鹏，苏连泰，吕爱敏，张钰靖，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31