陸地棉糖基轉(zhuǎn)移酶GhUGT85O1及其編碼基因和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及基因工程領(lǐng)域，具體涉及陸地棉糖基轉(zhuǎn)移酶GhUGT8501及其編碼基因 和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 糖基化是一種普遍的植物次生代謝的修飾方式，涉及到激素內(nèi)穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)，異生 物質(zhì)的解毒作用，次級產(chǎn)物的合成和貯存等多種過程。植物中這一系列的反應(yīng)都是由一類 特定的酶一糖基轉(zhuǎn)移酶（GT)-來實現(xiàn)的。GT催化糖分子從活化的供體轉(zhuǎn)移到特定的受體 上，他們的受體是多種多樣的，可以是糖類、脂類、蛋白、核酸、抗生素、以及其他小分子。根 據(jù)基因產(chǎn)物和序列的特征，GT被分成了 94個不同的大家族，其中多基因家族UGT包含的成 員最多，它與植物的功能最緊密。葡萄中鑒定到超過200個不同的糖甙，這些物質(zhì)合成時的 高度可塑性使得植物能夠及時響應(yīng)各種環(huán)境變化。擬南芥中一共鑒定到了 120個編碼UGT 家族蛋白的基因，根據(jù)系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系將它們分成了三枝，兩個小枝的成員包含了留醇和脂 類GT，第三個大枝則包含了高度保守的PSPG模體。包含PSPG模體的UGT參與活性天然產(chǎn) 物的合成、植物激素的調(diào)節(jié)、細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)、以及異源物質(zhì)的解毒作用等。
[0003] 雖然UGT家族氨基酸C端序列十分保守，包含了PSPG結(jié)構(gòu)域，但是N端序列變異 很大，成員之間的功能也具有差異。擬南芥中的UGT87A2參與了開花時間的調(diào)節(jié)；在擬南芥 中過表達(dá)UGI74D1基因使葉片卷曲；UGI73B3和UGI73B5參與擬南芥對病原脅迫的響應(yīng)；在 煙草中異位表達(dá)擬南芥UGT85A5基因增強了植物的抗鹽性；過表達(dá)擬南芥中UGI76B1基因 延緩葉片衰老，并且增強了植物的抗逆性。
[0004] 棉花是一種重要的經(jīng)濟作物。隨著我國糧棉爭地矛盾的日益突出，推廣短季棉品 種成為保證糧食安全的重要途徑之一。然而，早熟往往伴隨著早衰的發(fā)生。葉片是進(jìn)行光 合作用的主要器官，棉花葉片早衰嚴(yán)重影響棉花的產(chǎn)量（10% - 20% )和棉纖維質(zhì)量。
[0005] 本研宄從陸地棉中分離了一個UGT家族基因，命名為GhUGT8501，對其時空表達(dá)模 式的分析表明其在在成熟和衰老葉片中大量表達(dá)。構(gòu)建植物過表達(dá)載體，采用農(nóng)桿菌介導(dǎo) 的花序浸染法轉(zhuǎn)化模式植物擬南芥，轉(zhuǎn)基因擬南芥比非轉(zhuǎn)基因擬南芥提前開花和衰老，使 得轉(zhuǎn)基因植株的生育期比對照縮短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供陸地棉糖基轉(zhuǎn)移酶GhUGT8501。
[0007] 本發(fā)明的再一目的是提供編碼上述陸地棉糖基轉(zhuǎn)移酶GhUGT8501的基因。
[0008] 本發(fā)明的再一目的是提供上述陸地棉糖基轉(zhuǎn)移酶GhUGT8501的應(yīng)用。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的陸地棉糖基轉(zhuǎn)移酶GhUGT8501，其氨基酸序列如SEQIDNo. 1所示：
[0010] MGSLETSKPHIVIVPFPAQGHVNPMMLLAKLLHSRGFFITFVNTEFNHRRLVRSKGPDFVKGLPDFQ FETIPEGLTSSDRNATQDLPVLCDSIRKHCLAPFVDLLAKLNSSPQVPTVTCIISDGLMSFAIKAAEQLGIPEVQ FWTASACSFMGYLHFSELVKRGIIPFQSETFLDEPIDWVPGMSNIRLRDFPSFVRANDPNDILFDYLGSEAQNCL KASAIIFNAFEEFEHEVLDAIAAKFPRIYTVGPLHLVARHLHADPSKSMNPSLWKEDTSCIEffLNEREPNSVVYV NYGSITVMSAKHLKEFAWGLANSKHPFLWIVRPDVVMGDSAILDLEFLKEIKERGLITSWCNQYEVLSHPSVGVF LTHCGWNSTVETISEGVPVVCWPFFADQQTNCRYACTHWGIGMEVDHDVKRENIEFLVKEMMEGEEGKKKKEKAL GffKKKAEEAVEVGGSSYIDFDRFVKEALKHG〇
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的陸地棉糖基轉(zhuǎn)移酶GhUGT8501編碼基因，其核苷酸序列如SEQ ID No. 2所示：
[0012] ATGGGTTCACTTGAAACCAGTAAACCCCACATTGTAATCGTCCCATTTCCAGCACAAGGTCATGTTAAC CCCATGATGCTACTTGCTAAGCTCTTACACTCTAGAGGCTTCTTCATAACCTTTGTTAACACTGAGTTCAACCATAG GCGTTTGGTCAGGTCCAAAGGCCCTGACTTTGTTAAAGGTCTGCCTGATTTCCAGTTCGAAACAATTCCGGAAGGGC TGACATCGTCCGATCGAAATGCAACACAGGATCTTCCAGTTCTGTGTGATTCGATACGAAAGCATTGCTTGGCACCA TTCGTAGATCTACTAGCTAAGTTAAACTCCTCGCCCCAAGTGCCCACTGTTACTTGCATAATCTCTGATGGACTTAT GAGCTTTGCTATTAAGGCTGCTGAACAACTTGGCATACCAGAAGTTCAGTTTTGGACTGCCTCAGCATGTAGTTTCA TGGGATATCTTCACTTCAGTGAACTGGTTAAACGAGGCATTATTCCATTCCAAAGTGAAACATTTCTCGATGAACCT ATTGACTGGGTCCCTGGAATGAGTAACATTCGCCTCAGAGATTTTCCAAGCTTCGTCAGAGCCAACGATCCGAATGA CATTTTGTTTGATTATTTAGGATCCGAAGCTCAAAATTGCCTAAAAGCTTCAGCAATAATCTTCAACGCATTTGAAG AGTTCGAACATGAAGTGCTCGACGCCATCGCTGCCAAATTTCCTCGAATTTATACAGTAGGACCACTTCATTTGGTT GCCAGGCACCTACATGCCGATCCCTCCAAGTCAATGAACCCAAGCCTATGGAAGGAAGATACAAGCTGCATTGAATG GCTTAACGAAAGGGAACCCAATTCAGTTGTGTATGTGAACTATGGAAGCATTACTGTCATGTCGGCGAAGCATCTCA AAGAATTTGCATGGGGGTTGGCTAACTCTAAACACCCATTTTTATGGATCGTTAGACCAGATGTCGTGATGGGTGAT TCTGCAATTCTGGATCTAGAGTTCCTGAAGGAGATTAAGGAAAGAGGGCTGATAAcAAGCTGGTGCAACCAATATGA GGTCCTTTCACATCCTTCAGTCGGTGTTTTTTTGACACACTGTGGGTGGAATTCTACCGTGGAAACCATATCAGAAG GTGTGCCAGTAGTTTGTTGGCCATTTTTTGCTGATCAGCAAACCAATTGTCGATATGCTTGCACTCATTGGGGCATT GGCATGGAGGTGGATCATGATGTGAAGCGAGAGAACATAGAGTTTTTAGTTAAGGAAATGATGGAAGGTGAGG AAG GAAAGAAAAAGAAAGAGAAGGCATTGGGATGGAAGAAGAAAGCGGAAGAAGCGGTTGAAGTTGGGGGATCATCTTAT ATTGATTTCGACAGATTTGTTAAGGAAGCTCTCAAACATGGTTAACTGGAAATACTATTGTCAGTGGGAAATTACTT AMTAATGAATGGGGATCATTCAATGTCTCTATTTCTGCTTTTTTTCCTTTGTAAGTGAATGCAGTCGTGTGAGG。
[0013] 本發(fā)明從陸地棉中棉所10號中克隆了一個GhUGT8501基因，通過其基因結(jié)構(gòu)的分 析，發(fā)現(xiàn)它含有兩個外顯子和一個內(nèi)含子。GhUGT8501基因在棉花衰老葉片中上調(diào)表達(dá)，上 調(diào)趨勢高達(dá)200倍，這說明它對葉片衰老有一定影響。通過對轉(zhuǎn)基因擬南芥的進(jìn)一步觀察， 發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因株系的葉綠素含量明顯低于野生型對照，并且?guī)讉€衰老標(biāo)志基因的表達(dá)量在轉(zhuǎn) 基因株系中高于野生型，這說明該基因起到了促進(jìn)葉片衰老的作用。
[0014] GhUGT8501翻譯的蛋白序列全長473個氨基酸。為了研宄GhUGT8501基因是否對 非生物脅迫有響應(yīng)，對葉片進(jìn)行了八種處理，即：赤霉素、熱、茉莉酸、一氧化氮供體SNP、傷 害、水楊酸、脫落酸、以及PEG。結(jié)果表明，在處理后12小時內(nèi)，該基因?qū)BA、JA、和PEG有 響應(yīng)。ABA處理4小時后，GhUGT8501表達(dá)量比0小時上調(diào)了 4倍，這一趨勢一直持續(xù)到12 小時。JA處理8小時后，GhUGT8501表達(dá)量比0小時上調(diào)了 15倍，到12小時回歸原始水 平。PEG處理4小時后，GhUGT8501上調(diào)了 3倍，8小時后高達(dá)40倍，然后這種上調(diào)趨勢緩 慢降低，到12小時約15倍。對于其他的5種處理方式，在取樣的12小時內(nèi)，該基因的表達(dá) 趨勢沒有明顯的變化。此外，L5、L7、L53三個轉(zhuǎn)基因株系的衰老進(jìn)程較野生型提前，從表型 上看，當(dāng)轉(zhuǎn)基因株系的葉片大多數(shù)黃化，呈現(xiàn)衰老跡象時，野生型擬南芥的大部分葉片的葉 色還呈深綠色。通過對葉綠素含量的測定表明：此時3個轉(zhuǎn)