[發(fā)明專利]一種調(diào)控木材發(fā)育的相關(guān)基因及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210179885.7
• 申請(qǐng)日: 2012-06-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103451169A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李來(lái)庚;趙運(yùn)軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): C12N9/42
• 分類號(hào): C12N9/42;C12N15/56;C12N15/113;C12N15/82;C12N15/84;A01H5/00;C12N5/10
• 代理公司: 上海一平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31266
• 代理人: 祝蓮君;雷芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物技術(shù)和生物能源領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種調(diào)控木材發(fā)育的相關(guān)基因及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人口的不斷增加，人類對(duì)能源的需求越來(lái)越多，由于化石能源是有限的，石油等產(chǎn)品的價(jià)格不斷上漲，對(duì)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展造成威脅。

可再生的生物質(zhì)能是理想的替代能源之一，生物乙醇是目前最有前景和最主要的生物質(zhì)能源。自20世紀(jì)70年代中期的石油危機(jī)以來(lái)，以美國(guó)和巴西為主的一些國(guó)家開(kāi)始積極推行生物乙醇發(fā)展計(jì)劃，本世紀(jì)以來(lái)，全球生物乙醇產(chǎn)量迅速增加。早期多利用糧食作物如玉米等作為原料生產(chǎn)乙醇，導(dǎo)致糧食價(jià)格上漲，與國(guó)家的糧食安全存在矛盾，不能進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。近年來(lái)，歐美等國(guó)大量投入開(kāi)展以木質(zhì)纖維素為原料的生物乙醇生產(chǎn)技術(shù)和工業(yè)實(shí)踐，同時(shí)積極培育適合本國(guó)的能源作物。我國(guó)也在積極的開(kāi)展木質(zhì)纖維素乙醇發(fā)酵的研究。

木質(zhì)纖維素乙醇生產(chǎn)主要有四步：1預(yù)處理，破壞木質(zhì)纖維素的結(jié)構(gòu)，去除阻礙糖化和發(fā)酵的木質(zhì)素等物質(zhì)；2酸或酶水解纖維素和半纖維素成單糖；3用發(fā)酵菌將六碳糖和五碳糖發(fā)酵成乙醇；4蒸餾脫水純化乙醇，使其達(dá)到作為能源的要求。其中第1、2步的生產(chǎn)成本過(guò)高，效率很低，嚴(yán)重限制了纖維生物質(zhì)能源的發(fā)展，導(dǎo)致木質(zhì)素生物乙醇生產(chǎn)成本居高不下。

此外，木質(zhì)纖維素在造紙工業(yè)中也有廣泛應(yīng)用。目前主要有兩大類造紙制漿工藝：機(jī)械法制漿和化學(xué)法制漿。機(jī)械法制漿通過(guò)機(jī)械分離紙纖維，不去除其中的木質(zhì)素，可以得到高的紙漿產(chǎn)量，但是由于木質(zhì)素的存在導(dǎo)致其可漂白率低，生產(chǎn)的紙張?jiān)诠庀乱装l(fā)黃?；瘜W(xué)法制漿利用化學(xué)物質(zhì)移除細(xì)胞壁中的木質(zhì)素，可得到長(zhǎng)而柔韌的紙纖維，從而可生產(chǎn)高品質(zhì)的紙張。紙漿的漂白是制漿造紙工業(yè)另外一道重要工序，主要是通過(guò)化學(xué)物質(zhì)進(jìn)一步去除紙漿中的木質(zhì)素或改變木質(zhì)素發(fā)色基團(tuán)，從而提高紙漿的白度和白度穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的漂白劑多為含氯漂白劑，廢水中含有具有強(qiáng)烈致癌性的有毒物質(zhì)，對(duì)環(huán)境污染很大。

因此本領(lǐng)域還沒(méi)有一種適于生產(chǎn)生物燃料和造紙的木材植物，因此迫切需要研究調(diào)控木材發(fā)育的相關(guān)基因，并開(kāi)發(fā)適用于生產(chǎn)可再生能源和造紙的木材品種。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種調(diào)控木材發(fā)育的相關(guān)基因及其應(yīng)用。

在本發(fā)明的第一方面，提供了一種PtMAN6多肽或PtMAN6多肽的編碼序列，所述PtMAN6多肽的氨基酸序列如SEQ?ID?NO.:2所示，所述PtMAN6多肽的編碼序列如SEQ?ID?NO.:1所示。

在本發(fā)明的第二方面，提供了PtMAN6多肽或其編碼序列的用途，所述用途任選自下組的一種或多種：

(1)降低木質(zhì)部次生細(xì)胞壁的合成；

(2)降低結(jié)晶纖維生物質(zhì)的積累；

(3)降低木質(zhì)素（較佳地降低植物莖部木質(zhì)素）的含量。

在另一優(yōu)選例中，所述的PtMAN6多肽選自下組：

(I)具有SEQ?ID?NO.:2或SEQ?ID?NO.:17所示氨基酸序列的多肽；

(II)將如SEQ?ID?NO.:2或SEQ?ID?NO.:17所示的氨基酸序列經(jīng)過(guò)一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代、缺失或添加而形成的由(1)衍生的多肽；或

(III)氨基酸序列與SEQ?ID?NO.:2或SEQ?ID?NO.:17所示氨基酸序列的同源性≥90%(較佳地≥95%，更佳地98%)由(1)衍生的多肽。

在另一優(yōu)選例中，所述的PtMAN6多肽的編碼序列選自下組：

(i)編碼具有SEQ?ID?NO.:2或SEQ?ID?NO.:17所示氨基酸序列的多肽的多核苷酸；

(ii)序列如SEQ?ID?NO.:1或SEQ?ID?NO.:16所示的多核苷酸；

(iii)核苷酸序列與SEQ?ID?NO.:1或SEQ?ID?NO.:16所示序列的同源性≥95%(較佳地≥98%，更佳地≥99%)的多核苷酸；

(iv)如SEQ?ID?NO.:1或SEQ?ID?NO.:16所示多核苷酸的5’端和/或3’端截短或添加1-60個(gè)(較佳地1-30，更佳地1-10個(gè))核苷酸的多核苷酸；或

(v)與(i)-(iv)任一所述的多核苷酸互補(bǔ)的多核苷酸。

在本發(fā)明的第三方面，提供了一種改良植物性狀的方法，所述的改良植物性狀選自下組：(1)降低植物木質(zhì)部的次生細(xì)胞壁合成；(2)降低植物結(jié)晶纖維生物質(zhì)的積累；(3)降低植物木質(zhì)素（較佳地降低植物莖部木質(zhì)素）的含量；

所述方法包括步驟：提高所述植物中PtMAN6多肽或其編碼序列的表達(dá)或活性。