[發明專利]LRX功能基因及其應用

有效

• 申請號: 202110040938.6
• 申請日: 2021-01-13
• 公開（公告）號: CN112899286B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 張紹鈴;吳磊;谷超;謝智華
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/11;C12N15/70;C12N1/21;A01N47/44;A01P21/00;C12R1/19
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;李曉峰

本發明屬于基因工程技術領域，公開了PbrLRX.A2.1和PbrLRX.A2.2功能基因及其應用，本發明利用植物基因克隆技術從‘鴨梨’花粉中克隆得到兩個新基因PbrLRX.A2.1、PbrLRX.A2.2，其核苷酸序列為SEQ?ID?No.1和SEQ?ID?No.3所示；其編碼的氨基酸序列為序列表SEQ?ID?No.2和SEQ?ID?No.4所示。本發明體外表達的PbrLRX.A2.1、PbrLRX.A2.2重組蛋白在促進梨花粉生長，抵抗S?RNase作用，減少勞動力，提高授粉效率方面提供了廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于植物基因工程領域。具體涉及從‘鴨梨’花粉中鑒定、克隆得到2個可以促進花粉管生長的EXTs家族成員PbrLRX.A2.1、PbrLRX.A2.2，本發明克隆得到的PbrLRX.A2.1、PbrLRX.A2.2基因，將其分三段進行體外原核表達，重組蛋白具有促進梨花粉管生長的功能。

背景技術

自交不親和(SI)是植物體防止自花受精，保護遺傳多樣性的一種機制，它阻止基因型相同的花粉管在花柱中正常生長，完成受精(McClure,Cruz-Garcia,Romero,2011)。根據花粉不親和表型的不同遺傳方式，自交不親和的類型可分為孢子體自交不親和SSI(sporophytic?self-incompatibility)與配子體自交不親和GSI(gametophytic?self-incompatibility)，前者如十字花科、旋花科、菊科植物等，后者主要有薔薇科、茄科、罌粟科、車前草科植物等(McClure?et?al.,2011；ScaloneAlbach,2014)。

梨是薔薇科物種，屬于典型的配子體自交不親和型植物(Sassa,Hirano,Ikehashi,1993)。其自交不親和反應由S位點復等位基因控制：在花柱通道組織中特異表達的S-RNase基因和花粉特異表達的花粉S決定基因F－box基因(SLF或SFB)(De?Franceschiet?al.,2011；Sassa,Kakui,Minamikawa,2010)。自交不親和中的花柱特異性決定因子是一種S糖蛋白，且具有RNA酶的活性，因此一般稱之為S-RNase(FranklintongFranklin,1992)。薔薇科果樹S-RNase具有C1-C5五個保守區域和一個高變區域RHV，其位于C2與C3之間(Ishimizu?et?al.,1998)，可能與特異蛋白識別相關，是堿基序列的插入、刪除以及核苷酸序列的替換等經常發生的區域。自交不親和花粉決定因子是兩種F-box基因：SFB(S-haplotype-specific?F-box)具有很高的多態性，SLF(S-locus?F-box)的序列多態性較低(Ushijima?et?al.,2001)。花粉SFB/SLF是一種分子量為43～60kD的親水性非分泌蛋白，其基因序列具有1個F-box框和兩個高變區域(Ushijima?et?al.,2001)。花粉F-box基因的C端能夠接收目的蛋白，合成SCF_SFB復合體，通過E3連接酶泛素化，然后被26S蛋白激酶降解(Ushijima?et?al.,2004)。此外，花柱S-RNase基因與花粉F-box基因緊密連鎖(Entani?etal.,2003；Romero?et?al.,2004)，這也是配子體型自交不親和的必要條件之一，它可以有效抑制兩基因組間的重組。

除了花柱、花粉當中的S因子決定自交不親和之外，還有很多其他因素影響到植物自交親和性，近年來陸陸續續被發掘。HT-B蛋白是一種小分子的富含阿拉伯半乳糖蛋白，在花柱發育后期表達，研究發現缺少HT-B基因的煙草表現出自交親和性(Goldraij?et?al.,2006)。120k是一種在花柱基質中大量表達的蛋白，可以與S-RNase結合，通過抑制120k的表達可以阻止自花花粉的識別從而導致自交親和性(Hancock,Kent,McClure,2005)。NastEP是一種蛋白酶抑制劑，其可以在煙草自交不親和反應過程中進入花粉管并穩定HT-B的含量以確保不親和反應(Jimenez-Duran?et?al.,2013)。