一种杨树香叶基香叶醇还原酶及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术提供一种杨树香叶基香叶醇还原酶及其编码基因与应用，该香叶基香叶醇还原酶来源于杨树，其氨基酸序列如SEQ ID NO.12所示。利用该还原酶基因PtrCHLP3构建转基因杨树，初步定向改变杨树生长速率和叶片颜色特征。PtrCHLP3基因抑制表达能够减慢植株生长，使株高减少，茎部变细，叶片颜色变黄等，为利用基因工程技术初步选育杨树新品种提供了新方法。工程技术初步选育杨树新品种提供了新方法。工程技术初步选育杨树新品种提供了新方法。

【技术实现步骤摘要】
一种杨树香叶基香叶醇还原酶及其编码基因与应用


[0001]本专利技术涉及植物基因
，具体涉及一种杨树香叶基香叶醇还原酶及其编码基因与应用。

技术介绍

[0002]叶绿素分子在光合生物中普遍存在，其通过驱动反应中心的电子传递来完成在天线系统中捕获光能的基本过程。叶绿素在植物等光合生物体中起着至关重要的作用。叶绿素a是PSI和PSII反应中心的主要电子供体。随着分子生物学和蛋白质结构学的发展，参与叶绿素生物合成途径的关键成员得到了充分的探索和鉴定。香叶基香叶醇还原酶(CHLP)在植物光合作用和叶绿素合成中发挥了重要作用，并参与叶绿素生物合成的末端加氢化步骤。目前，CHLP基因已在许多物种中被鉴定出来，包括光合细菌、藻类、烟草、水稻、桃子、橄榄和番茄。蓝藻的chlp突变体中的叶绿素和类胡萝卜素含量降低。烟草CHLP基因沉默后植株生长缓慢，叶片呈苍白或斑驳表型。在水稻中chlp突变体其叶片为黄绿色，影响植物生长。在杨树中，PtrCHLP3基因在调控杨树生长速度、光合速率和叶片颜色等方面发挥了重要作用。因此，筛选并克隆PtrCHLP3基因，利用PtrCHLP3基因进行遗传转化，是改良植物新品种和创制彩叶植物的重要途径之一。
[0003]彩叶树种是建设公园城市的重要物质基础。但是，目前彩叶园林树木品种单一、稀缺，远不能满足城市园林绿化的需求，因而培育彩叶树木新品种已成为园林树木育种的一个重要目标。因此，亟待利用快速、定向改良的分子育种技术，弥补传统的园林树木育种技术的缺陷，高效选育彩叶树木新品种，以满足公园城市建设的需求。已有的针对色彩改造的分子育种主要集中在对草本花卉花色的改造，而彩叶树木的分子育种国内外几乎还是空白。由于对彩叶树木叶色形成的关键基因及其调控机制了解不清楚，这些缺陷和瓶颈极大地阻碍了彩叶树木分子育种的进程，因而鲜有通过分子生物学手段对叶色进行改造，选育出彩叶树木新品种的报道。目前对杨树PtrCHLP3基因的研究尚未见报道，而通过利用其改良杨树新品种和创制彩叶植物的技术更是缺乏。如果能通过基因工程的技术调控PtrCHLP3基因的表达，逐步改善杨树生长速率及叶片颜色，将极大促进其在生产中的应用，对于林木分子育种研究及林业生态文明建设，具有非常重要的实践意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题和缺陷，本专利技术提供一种杨树香叶基香叶醇还原酶及其编码基因与应用。本专利技术的技术方案为：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种香叶基香叶醇还原酶，来源于杨树，其氨基酸序列如SEQ ID NO.12所示。
[0006]第二方面，本专利技术还提供与该香叶基香叶醇还原酶相关的生物材料，为以下1)～5)中的任一种：
[0007]1)编码香叶基香叶醇还原酶的核酸分子；
[0008]2)含有1)所述核酸分子的表达盒；
[0009]3)含有1)所述核酸分子的重组载体；
[0010]4)含有1)所述核酸分子的重组微生物；
[0011]5)含有3)所述重组载体的重组微生物。
[0012]进一步地，所述编码香叶基香叶醇还原酶的核酸分子的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0013]第三方面，本专利技术提供所述香叶基香叶醇还原酶或者所述生物材料在调控杨树生长发育上的应用。
[0014]进一步地，所述调控杨树生长发育包括调控杨树生长速率和/或叶片颜色。
[0015]进一步地，所述调控包括抑制所述香叶基香叶醇还原酶或者所述生物材料在杨树中的表达进而使杨树生长速率减慢和/或叶片颜色变黄。
[0016]第四方面，本专利技术提供一种转基因杨树的构建方法，包括如下步骤：
[0017](1)以SEQ ID NO.1所示的杨树香叶基香叶醇还原酶编码基因PtrCHLP3的基因序列为模板，分别利用正向片段克隆引物和反向片段克隆引物扩增正向片段和反向片段；
[0018](2)以PCAMbiA2301
‑
PS为骨架载体，将pCambia2301
‑
PS载体进行双酶切(SacI/XbaI)，然后将PtrCHLP3部分片段的正向序列、RTM序列和部分片段的反向序列依次重组到PCAMbiA2301
‑
PS载体中，得到pCAMBIA2301
‑
PtrCHLP3
–
RNAi阳性质粒；
[0019](3)将pCAMBIA2301
‑
PtrCHLP3
–
RNAi阳性质粒采用叶盘法转化杨树。
[0020]进一步地，所述步骤(1)中正向片段克隆引物为PtrCHLP3
‑
F1和PtrCHLP3
‑
R1，所述反向片段克隆引物为PtrCHLP3
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F2和PtrCHLP3
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R2；所述正向片段克隆引物PtrCHLP3
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F1的序列如SEQ ID NO.2所示，所述正向片段克隆引物PtrCHLP3
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R1的序列如SEQ ID NO.3所示，所述反向片段克隆引PtrCHLP3
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F2的序列如SEQ ID NO.4所示，所述反向片段克隆引物PtrCHLP3
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R1的序列如SEQ ID NO.5所示。
[0021]进一步地，所述步骤(3)中将pCAMBIA2301
‑
PtrCHLP3
–
RNAi表达载体采用叶盘法转化杨树，具体包括：将pCAMBIA2301
‑
PtrCHLP3
–
RNAi阳性质粒转化表达菌株感受态，利用侵染法侵染杨树叶盘，筛选阳性转基因株系，获得转基因杨树。
[0022]优选地，所述表达菌株为农杆菌。
[0023]本专利技术的有益效果在于：
[0024]本专利技术提供了杨树PtrCHLP3基因能够调控杨树生长发育，尤其是调控杨树生长速度、光合速率和叶片颜色方面的新应用。进而采用转基因技术，将包含PtrCHLP3基因的部分片段的载体整合到杨树基因组中，初步定向改变杨树生长速率和叶片颜色特征。PtrCHLP3基因抑制表达能够减慢植株生长，使株高减少，茎部变细，叶片颜色变黄等，为利用基因工程技术初步选育杨树新品种提供了新方法。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1构建的PtrCHLP3抑制表达载体的相关检测电泳图；(a)总RNA电泳检测；(b)目的片段全长电泳图；1～4：目的基因PtrCHLP3全长片段；M:Mark 2000；(c)PCR验证农杆菌转化电泳图M:Mark 2000；1～6：pCAMBIA2301
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PtrCHLP3
‑
RNAi重组质粒的PCR验证；
[0026]图2为本专利技术实施例1构建的抑制表达的植物表达载体pCAMBIA2301
‑
PtrCHLP3
‑
RNAi的载体图谱。
[0027本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种香叶基香叶醇还原酶，其特征在于：该香叶基香叶醇还原酶来源于杨树，其氨基酸序列如SEQ ID NO .12所示。2.与权利要求1所述的香叶基香叶醇还原酶相关的生物材料，其特征在于：该生物材料为以下1）~5）中的任一种：1）编码香叶基香叶醇还原酶的核酸分子；2）含有1）所述核酸分子的表达盒；3）含有1）所述核酸分子的重组载体；4）含有1）所述核酸分子的重组微生物；5）含有3）所述重组载体的重组微生物。3.根据权利要求2所述的生物材料，其特征在于：所述编码香叶基香叶醇还原酶的核酸分子的核苷酸序列如SEQ ID NO .1所示。4.权利要求1所述的香叶基香叶醇还原酶或者权利要求2或3所述的生物材料在调控杨树生长发育上的应用。5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：所述调控杨树生长发育包括调控杨树生长速率和/或叶片颜色。6.根据权利要求4或5所述的应用，其特征在于：所述调控包括抑制所述香叶基香叶醇还原酶或者所述生物材料在杨树中的表达进而使杨树生长速率减慢和/或叶片颜色变黄。7.一种转基因杨树的构建方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）以SEQ ID NO .1所示的杨树香叶基香叶醇还原酶编码基因PtrCHLP3的基因序列为模板，分别利用正向片段克隆引物和反向片段克隆引物扩增正向片段和反向片段；（2）以PCAMbiA2301
‑
PS为骨架载体，将pCambia2301
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PS载体进行双酶切(SacI/XbaI)，然后将PtrCHLP3部分片段的正向序列、RTM序列和部分片段的反向序列依次重组到PCAMbiA2301
‑
PS载体中，得到pCAMBIA2301

【专利技术属性】
技术研发人员：何方，陈良华，时羽杰，张帆，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：