與植物表皮毛發育相關的蛋白及其編碼基因與應用制造技術

本發明專利技術公開了與植物表皮毛發育相關的蛋白及其編碼基因與應用。本發明專利技術提供了一種與植物表皮毛發育相關的蛋白。本發明專利技術所提供的與植物表皮毛發育相關的蛋白，是如下1)或2)的蛋白質：1)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質；2)將序列表中序列1的氨基酸殘基序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物表皮毛發育相關的由1)衍生的蛋白質。本發明專利技術的實驗證明異源CsTRY的過量表達可引起擬南芥葉片表皮毛的大量減少，且可使擬南芥中GLABRA2(GL2)、TRICHOMELESS1(TCL1)等基因的表達量顯著下降。這表明CsTRY基因可能與擬南芥TRY基因一樣，抑制了表皮毛的形成。本發明專利技術將在黃瓜品質改良中具有重要作用。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及生物
中與植物表皮毛發育相關的蛋白及其編碼基因與應用。
技術介紹
黃瓜(cucumissativus L.)是葫蘆科(Cucurbitaceae)黃瓜屬(cucumis) —年蔓生的草本植物。黃瓜作為世界十大重要的蔬菜作物之一，也是我國主栽蔬菜作物之一，占全國蔬菜面積的10%左右。目如已鑒定的品質基因多為感觀品質基因，如果瘤有無、果刺顏色、果刺多少、果皮顔色和果皮組織結構等。我國的華北類型黃瓜果實上的果瘤和果刺大而且多，華南類型黃瓜果瘤和果刺大比較少，歐洲溫室類型黃瓜無果瘤，果刺小而且少，被稱為“水果”黃瓜，其市場價格為普通黃瓜的2-3倍。外觀光滑的黃瓜污染少，清洗方便，食用衛生，是無公害蔬菜的理想品種。經檢測表明無瘤少刺黃瓜果肉農藥殘留量比有瘤多刺的黃瓜低27%，果皮農藥殘留量低18%。表皮毛是大多數植物地上部分所具有的ー種特化的結構，它由表皮細胞發育而來，形態多樣，有絲狀、螺狀、鱗片狀、盾狀、分枝狀、頭狀、塊狀等。按不同的分類方法，可分為單細胞和多細胞的表皮毛，有分支和無分支的表皮毛，有腺體和無腺體的表皮毛，植物表皮毛具有一系列功能，如抵御UV的傷害，應對干旱脅迫，降低輻射熱，保護植物免受毒素、草食動物、昆蟲和病原菌的侵害等。此外，一些類型的表皮毛也有重要的經濟價值，如棉纖維是錦葵科棉屬植物的種籽上被覆的纖維，又稱棉花，簡稱棉，是紡織エ業的重要原料。通過組織學觀察發現，黃瓜的表皮毛為多細胞、有腺體或無腺體表皮毛，果實上的果刺與葉片上的剛毛形態結構一祥，均為多細胞無腺體的表皮毛。普通黃瓜植株的莖葉表面用肉眼即可看到一根根直立的剛毛，在解剖鏡下觀察，剛毛是由4-9個長形細胞組成，縱狀排列成針狀，基部的細胞膨大，頂端細胞呈針尖狀，細胞壁角質化，剛毛硬而脆。黃瓜植株莖、葉、卷須、花萼、子房表面均覆有剛毛，多數子房表面有瘤狀突起，瘤上有刺。瘤上有小刺,果實發育膨大,表面的瘤刺也隨之長大。 模式植物擬南芥的表皮毛是由單個表皮原細胞發育而成的單細胞無腺體表皮毛；在植物表面這種由表皮細胞到表皮毛的分化不是隨機發生的，而是有其嚴格的調控模式的；擬南芥的許多與表皮毛分化相關的突變體的其他性狀并不發生變化。目前，擬南芥表皮毛的形成已經成為研究細胞形態建成的模式系統。擬南芥葉片表皮毛的發育是一個在時空上受到嚴格調控的過程，其發育涉及多個基因的參與。擬南芥表皮毛發育的正調控因子包括3類蛋白質由TRANSPARENTTESTAGLABRA I (TTGl)基因編碼的 WD40 類蛋白、由 GLABRA1 (GLl)，MYB23 和 MYB5 編碼的 R2R3MYB類轉錄因子以及由GLABRA3(GL3)和ENHANCER OF GLABRA3 (EGL3)編碼的bHLH蛋白。這3個蛋白組成ー個三聚體復合物，決定表皮毛發育的起始。反向調控因子為由6個功能冗余的家族基因括編碼的R3MYB類轉錄因子，這些基因包括CAPRCE (CPC)，TRIPTYCHON(TRY)，ENHANCER OF TRY AND CPCl (ETCl)，ETC2，ETC3and TRICHOMELESSI (TCLl)。擬南芥表皮毛起始發育模式的核心是GL1-GL3/EGL3-TTG1蛋白復合體驅動下游基因GL2的表達，使表皮細胞分化成為表皮毛。與GLl和GL3/EGL3類似，TRY在分裂的表皮細胞中表達，在表皮毛前體細胞中尤為活躍。前人研究表明TRY可以打亂GLl和GL3之間的互作，抑制GL1-GL3/EGL3-TTG1形成的數量。TRY基因編碼的R3MYB蛋白可以通過競爭性地打破GLl蛋白和GL3蛋白之間的互作來阻礙GL1-GL3/EGL3-TTG1蛋白復合體的形成，導致GL2無法正常表達，從而抑制表皮毛的形成。try的突變體表現為表皮毛成簇生長，過表達TRY的擬南芥植株則表現為完全無毛，說明擬南芥TRY基因可以抑制表皮毛前體細胞周圍的表皮細胞分化為表皮毛細胞。黃瓜、煙草、矮牽牛和番茄的表皮毛是多細胞的，而擬南芥表皮毛是單細胞的。前人研究發現黃瓜TTGl基因可以互補擬南芥ttgl突變體的表型；棉花TRY基因可以抑制煙草葉片表皮毛的發育；擬南芥GLl基因的過表達并不影響煙草表皮毛的形成；玉米中的一個R-1ike bHLH基因與玉米表皮毛的形成無關，它的過表達卻可以使擬南芥的葉和莖上的表皮毛數量増加，但對煙草、矮牽牛和番茄表皮毛的形成卻沒有影響。這些研究結果說明單細胞和多細胞表皮毛的形成機制有相似之處，但又不盡相同。與單細胞表皮毛相比，多細胞表皮毛的形成機制可能更為復雜，還需要在更多的其它植物種類上研究分析表皮毛形成的機制。目前對TRY基因在黃瓜果刺這種多細胞表皮毛植物中是否存在的研究從未見報道。
技術實現思路
本專利技術的ー個目的是提供與植物表皮毛發育相關的蛋白及其編碼基因。本專利技術所提供的與植物表皮毛發育相關的蛋白，名稱為CsTRY，來源于黃瓜(Cumcumis sativus L.),是如下 I)或 2)的蛋白質I)由序列表中序列I所示的氨基酸序列組成的蛋白質；2)將序列表中序列I的氨基酸殘基序列經過ー個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物表皮毛發育相關的由I)衍生的蛋白質。序列表中的序列I由82個氨基酸殘基組成。所述與植物表皮毛發育相關蛋白的編碼基因也屬于本專利技術的保護范圍。所述與植物表皮毛發育相關蛋白的編碼基因為如下1)-3)中任一所述的基因I)序列表中序列2所示的DNA分子；2)在嚴格條件下與I)所示的DNA分子雜交且編碼所述蛋白的基因；3)與I)或2)的基因具有90%以上的同源性且編碼所述蛋白的基因。上述嚴格條件可為用6XSSC，0. 5% SDS的溶液，在65°C下雜交，然后用2XSSC，0.1 % SDS 和 I X SSC, 0.1 % SDS 各洗膜一次。序列表中的序列2由249個堿基組成，編碼具有序列表中序列I所示的氨基酸殘基序列的蛋白質。含有所述與植物表皮毛發育相關蛋白的編碼基因的表達盒、重組表達載體、轉基因細胞系或重組菌也屬于本專利技術保護的范圍。所述重組表達載體為在載體msl300的多克隆位點間插入所述與植物表皮毛發育相關蛋白的編碼基因得到的重組表達載體。擴增所述與植物表皮毛發育相關蛋白的編碼基因的全長或其任一片段的引物對也屬于本專利技術的保護范圍；所述引物對中，一條引物序列如序列表中序列3所示，另一條引物序列如序列表中序列4所示。本專利技術的另ー個目的是提供ー種培育轉基因植物的方法。本專利技術所提供的培育轉基因植物的方法，是將所述與植物表皮毛發育相關蛋白的編碼基因轉入目的植物中，得到與所述目的植物相比，表皮毛發育受抑制的轉基因植物。 所述與植物表皮毛發育相關蛋白的編碼基因是通過所述重組表達載體導入目的植物中。所述重組表達載體為在載體msl300的多克隆位點間插入所述與植物表皮毛發育相關蛋白的編碼基因得到的重組表達載體。所述目的植物為雙子葉植物；所述雙子葉植物具體為擬南芥或黃瓜。所述表皮毛發育受抑制體現為與所述目的植物相比，所述轉基因植物的表皮毛數目減少。本專利技術構建了與表皮毛發育相關基因CsTRY的過表達載體，并將其轉入擬南芥中，證明異源CsTRY的過量表達可引起擬南芥葉片表皮毛的大量減少，且可使擬南芥本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種蛋白，是如下1)或2)的蛋白質：1)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質；2)將序列表中序列1的氨基酸殘基序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物表皮毛發育相關的由1)衍生的蛋白質。

【技術特征摘要】
1.ー種蛋白，是如下I)或2)的蛋白質 1)由序列表中序列I所示的氨基酸序列組成的蛋白質； 2)將序列表中序列I的氨基酸殘基序列經過ー個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物表皮毛發育相關的由I)衍生的蛋白質。2.權利要求1所述蛋白的編碼基因。3.根據權利要求2所述的編碼基因，其特征在干所述編碼基因為如下1)-3)中任一所述的基因 1)序列表中序列2所不的DNA分子； 2)在嚴格條件下與I)所示的DNA分子雜交且編碼權利要求1所述蛋白的基因； 3)與I)或2)的基因具有90%以上的同源性且編碼權利要求1所述蛋白的基因。4.含有權利要求2或3所述編碼基因的表達盒、重組表達載體、轉基因細胞系或重組菌。5.擴增權利要求2或3所述編碼基因全長或其任一片段的引物對，所述引物對中，一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：任華中，譚崢，郭芳，劉興旺，劉斌，
申請(專利權)人：中國農業大學，
類型：發明
國別省市：