一种橡胶树叶绿体型己糖激酶基因及其编码蛋白和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种如SEQ ID NO:1所示的橡胶树叶绿体型己糖激酶基因及其编码蛋白和应用。本发明专利技术首次克隆了橡胶树己糖激酶HbHXK2基因的全长cDNA，经原核表达并测定重组蛋白活性表明，该基因编码的蛋白具有己糖激酶的功能，该基因转入原核表达菌株后获得的转基因菌株在正常条件下生长速率明显提高。基因表达分析显示HbHXK2基因在胶乳、雌花、雄花中高表达，而且胶乳中该基因在同家族基因中表达量为次最高；该基因同时受乙烯和高低温胁迫诱导表达，因此该基因可能与外界胁迫刺激相关，可作为靶基因来研究防控非生物胁迫刺激。此外，该基因可作为重要的基因资源，还可能在橡胶树以外的其他植物或微生物的基因工程中得到应用。

A green hexokinase gene of rubber leaves and its coding protein and Application

【技术实现步骤摘要】
一种橡胶树叶绿体型己糖激酶基因及其编码蛋白和应用
本专利技术属于生物
，具体涉及一种橡胶树叶绿体型己糖激酶基因及其编码蛋白和应用。
技术介绍
己糖激酶(hexokinase,HXK,EC2.7.1.1)作为植物体呼吸代谢过程中的关键酶之一，具有催化己糖磷酸化的作用，近年来研究表明HXK也参与植物的糖感受和糖信号转导过程，是植物糖与激素联系的一个关键元件(秦巧平，张上隆，徐昌杰.己糖激酶与植物生长发育[J].植物生理学通讯,2003,39(1):1-8.)。大多数高等植物通过光合作用在叶片部位合成碳水化合物，并主要以蔗糖形式通过韧皮部运输分配到库组织中。库组织中的蔗糖可被直接储藏，也可被蔗糖合酶或转化酶作用下分解为己糖(Tang,C.R.,Huang,D.B.,Yang,J.H.,Liu,S.J.,Sakr,S.,&Li,H.P..(2010).ThesucrosetransporterHbSUT3playsanactiveroleinsucroseloadingtolaticiferandrubberproductivityinexploitedtreesofHeveaBrasiliensis(pararubbertree).PlantCell&Environment,33(10),1708-1720.Liu,S.,Lan,J.,Zhou,B.,Qin,Y.,Zhou,Y.,Xiao,X.,Yang,J.,Gou,Q.,Qi,J.,Huang,Y.,&Tang,C..(2015).HbNIN2,acytosolicalkaline/neutral-invertase,isresponsibleforsucrosecatabolisminrubber-producinglaticifersofHeveabrasiliensis(pararubbertree).NewPhytologist,206(2),709-725.)。己糖在被HXK磷酸化之后才能进入糖酵解途径，为植物的生理活动提供能量和中间代谢产物，这一过程对维持植物合成淀粉的碳流和呼吸作用必不可少。HXK是细胞质中糖酵解途径(EMP)起始的关键酶，参与细胞内主要的能量代谢。近年来，研究发现HXK参与多种生理过程，如己糖磷酸化，信号调控等。HXK具有多种同工酶，依据是其存在于不同的亚细胞结构中，具体被分为四种类型：type-A,type-B,type-C和type-D。Type-AHXK被发现于叶绿体中，可能主要参与淀粉的合成；type-BHXK被发现于线粒体中，主要参与糖信号和代谢功能；type-CHXK位于胞质中，主要参与由叶绿体转运至胞质的葡萄糖的磷酸化，也可能涉及NADPH的产生及信号功能；type-DHXK也位于线粒体中，与typeB的不同在于线粒体膜锚定肽的差异，其功能与typeB相似(Aguilera-Alvarado,G.P.,&Sanchez-Nieto,S..(2017).Planthexokinasesaremultifacetedproteins.PlantandCellPhysiology,58(7),1151-1160.Karve,A.,Rauh,B.L.,Xia,X.,Kandasamy,M.,Meagher,R.B.,&Sheen,J..(2008).ExpressionandevolutionaryfeaturesofthehexokinasegenefamilyinArabidopsis.Planta,228(3),411-425.)。天然橡胶作为一种特殊的战略需求物质，主要来源于巴西橡胶树，因其比合成橡胶具有更大的强度和韧性，被广泛应用于各行业中。橡胶的生物合成发生于乳管细胞中(一种高度特化的韧皮部细胞)，而糖代谢为之合成提供了物质和能量需求。蔗糖作为橡胶合成的前体，在被分解为己糖后需经过HXK的磷酸化才能进入EMP，进而为三羧酸循环(TCA)和磷酸戊糖途径(PPP)提供底物来源。HXK作为EMP的第一个限速酶，它的活性及功能直接影响了对己糖的利用能力，进而影响了橡胶树产胶能力。此外，橡胶树产胶能力与抵抗外界不良因素能力密切相关，如寒冷、病害等均能直接影响橡胶产量。因此，分析HXK在橡胶树的生长发育(橡胶烃生物合成)以及抵御生物与非生物胁迫中的作用，有助于进一步了解胞质中己糖的代谢机制及其在橡胶树胶乳代谢中的重要作用。目前橡胶树己糖激酶(HXK)基因及酶活特性未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种橡胶树叶绿体型己糖激酶基因及其编码蛋白和应用。本专利技术的第一个方面是提供一种橡胶树叶绿体型己糖激酶基因，其命名为HbHXK2，其核苷酸序列如SEQIDNO:1所示。本专利技术的第二个方面是提供一种蛋白质，其为本专利技术第一个方面所述的橡胶树叶绿体型己糖激酶基因编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQIDNO:2所示。本专利技术的第三个方面是提供一种重组表达载体，其包含原始载体和本专利技术第一个方面所述的橡胶树叶绿体型己糖激酶基因或其开放阅读框(SEQIDNO:1所示的第23-1504位核苷酸序列)。其中，所述原始载体可以采用基因重组领域中常用的载体，例如病毒、质粒等。本专利技术对此不进行限定。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述原始载体采用pMAL-c5E载体质粒或pMD18-T载体质粒，但应当理解的是，本专利技术还可以采用其他质粒、或者病毒等。优选地，所述原始载体为pMAL-c5E载体质粒，SEQIDNO:1所示的第23-1504位核苷酸序列位于pMAL-c5E载体质粒的KpnI和EcoRI两限制性内切酶位点之间。本专利技术的第四个方面是提供如本专利技术第一个方面所述的橡胶树叶绿体型己糖激酶基因、或者本专利技术第二个方面所述的蛋白质、或者本专利技术第三个方面所述的重组表达载体在提高原核表达菌株生长速度中的应用。其中，所述原核表达菌株可以是基因重组领域中常用的原核表达菌株，本专利技术对此不进行限定。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述原核表达菌株为大肠杆菌E.coliBL21(DE3)。本专利技术的第五个方面是提供一种提高原核表达菌株生长速度的方法，用本专利技术第三个方面所述的重组表达载体转染原核表达菌株。其中，所述原核表达菌株可以是基因重组领域中常用的原核表达菌株，本专利技术对此不进行限定。在本专利技术的一个具体实施方式中，所述原核表达菌株为大肠杆菌E.coliBL21(DE3)。本专利技术的第六个方面是提供一种引物对，其核苷酸序列如SEQIDNO:3和SEQIDNO:4所示。本专利技术的第七个方面是提供一种引物对，其核苷酸序列如SEQIDNO:5和SEQIDNO:6所示。本专利技术的第八个方面是提供一种引物对，其核苷酸序列如SEQIDNO:7和SEQIDNO:8所示。本专利技术首次克隆了橡胶树己糖激酶HbHXK2基因的全长cDNA(橡胶树质体型)，经原核表达并测定重组蛋白活性表明，该基因编码的蛋白具有己糖激酶的功能，该基因转入原核表达菌株后获得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种橡胶树叶绿体型己糖激酶基因，其特征在于，其命名为HbHXK2，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。/n

【技术特征摘要】
1.一种橡胶树叶绿体型己糖激酶基因，其特征在于，其命名为HbHXK2，其核苷酸序列如SEQIDNO:1所示。


2.一种蛋白质，其特征在于，其为权利要求1所述的橡胶树叶绿体型己糖激酶基因编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQIDNO:2所示。


3.一种重组表达载体，其特征在于，其包含原始载体和权利要求1所述的橡胶树叶绿体型己糖激酶基因或其开放阅读框。


4.根据权利要求3所述的重组表达载体，其特征在于，所述原始载体为pMAL-c5E载体质粒，SEQIDNO:1所示的第23-1504位核苷酸序列位于pMAL-c5E载体质粒的KpnI和EcoRI两限制性内切酶位点之间。


5.如权利要求1所述的橡胶树叶绿体型己糖...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙翔宇，方永军，房平昌，秦云霞，阳江华，肖小虎，
申请(专利权)人：中国热带农业科学院橡胶研究所，
类型：发明
国别省市：海南;46