[發(fā)明專利]一個(gè)調(diào)控木質(zhì)素合成的基因及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811480917.0
• 申請(qǐng)日: 2018-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111269300B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李來(lái)庚;桂金山
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心
• 主分類號(hào): C07K14/415
• 分類號(hào): C07K14/415;C12N15/29;C12N15/115;C12N5/10;A01H5/00;A01H6/46;A01H6/00
• 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: 崔佳佳;徐迅

本發(fā)明公開(kāi)了一種具有負(fù)調(diào)控植物木質(zhì)素基因合成的活性的MYB4突變蛋白，所述MYB4突變蛋白基于SEQ ID NO:1所示的序列(野生型MYB4蛋白序列)，其位點(diǎn)T146和T178的核心氨基酸突變?yōu)椴荒鼙涣姿峄陌被釟埢１景l(fā)明還公開(kāi)了植物纖維細(xì)胞特異性表達(dá)和導(dǎo)管特異性表達(dá)的啟動(dòng)子序列。并且本發(fā)明還公開(kāi)了一種抑制植物木質(zhì)素的基因合成的方法。使用本發(fā)明的方法，可以特異性調(diào)控特定類型細(xì)胞的木質(zhì)素含量，從而能夠在不影響植物的生長(zhǎng)、維持正常的植物生物量的情況下，實(shí)現(xiàn)木質(zhì)素含量的顯著降低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及植物學(xué)領(lǐng)域，具體地，涉及一個(gè)調(diào)控木質(zhì)素合成的基因及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

植物細(xì)胞壁為細(xì)胞、組織和整個(gè)植物體提供機(jī)械支撐的重要結(jié)構(gòu)。細(xì)胞壁可分為初生壁和次生壁。

木質(zhì)素是次生壁中的一類芳香族類聚合物，具有疏水、強(qiáng)化細(xì)胞壁強(qiáng)度等特性。植物次生細(xì)胞壁中的木質(zhì)素是伴隨著維管植物的出現(xiàn)而存在的。木質(zhì)素及其單體的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了其具有很強(qiáng)的疏水功能。

木質(zhì)素主要沉積在導(dǎo)管和纖維細(xì)胞。導(dǎo)管和纖維細(xì)胞在生理功能上具有不同的分工。木質(zhì)素在導(dǎo)管中的沉積，使導(dǎo)管腔體物理結(jié)構(gòu)強(qiáng)化、增強(qiáng)水分及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)運(yùn)輸能力。而水分運(yùn)輸效率是植物正常生長(zhǎng)、發(fā)育的物質(zhì)基礎(chǔ)。此外，木質(zhì)素也沉積在纖維細(xì)胞中，增強(qiáng)纖維細(xì)胞的剛性，是植物直立生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

在造紙工業(yè)制漿、生物質(zhì)能源化利用過(guò)程中，由于木質(zhì)素包裹著纖維素，其疏水特性，降低纖維素的分離及其酶促降解效率。因此需要使用大量的化學(xué)試劑去除木質(zhì)素，于是產(chǎn)生大量的化學(xué)廢水、造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

目前，通過(guò)對(duì)植物進(jìn)行基因工程改造以降低木質(zhì)素的含量，是植物材料綠色開(kāi)發(fā)應(yīng)用的重要途徑。然而，大量的研究表明，降低木質(zhì)素合成途徑中的關(guān)鍵酶或轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)路中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，雖然能降低木質(zhì)素的含量，但同時(shí)也會(huì)影響植物的正常生長(zhǎng)，降低植物生物量。

因此，本領(lǐng)域迫切需要開(kāi)發(fā)一種能夠在不影響植物的正常生長(zhǎng)的情況下，降低木質(zhì)素含量的技術(shù)體系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種能夠在不影響植物的正常生長(zhǎng)的情況下，降低木質(zhì)素含量的方法。

在本發(fā)明的第一方面，提供了一種MYB4突變蛋白，所述MYB4突變蛋白基于SEQ IDNO:1所示的序列(野生型MYB4蛋白序列)，包括以下位點(diǎn)的核心氨基酸突變?yōu)椴荒鼙涣姿峄陌被釟埢篢146和T178；

并且，所述MYB4突變蛋白具有負(fù)調(diào)控植物木質(zhì)素基因合成的活性。

在另一優(yōu)選例中，所述不能被磷酸化的氨基酸殘基包括：蘇氨酸、絲氨酸、和酪氨酸以外的其他氨基酸。

在另一優(yōu)選例中，所述MYB4突變蛋白來(lái)源于野生型MYB4蛋白。

在另一優(yōu)選例中，所述野生型MYB4蛋白來(lái)源于維管植物。

在另一優(yōu)選例中，所述維管植物包括：被子植物和裸子植物。

在另一優(yōu)選例中，所述被子植物包括：雙子葉植物和單子葉植物。

在另一優(yōu)選例中，所述單子葉植物包括水稻。

在另一優(yōu)選例中，所述雙子葉植物包括楊樹(shù)。

在另一優(yōu)選例中，所述植物為楊樹(shù)。

在另一優(yōu)選例中，所述野生型MYB4蛋白包括野生型楊樹(shù)PdMYB4蛋白。

在另一優(yōu)選例中，所述MYB4突變蛋白還包括其活性片段、變異形式或衍生蛋白，所述MYB4突變蛋白活性片段、變異形式或衍生蛋白與所述MYB4突變蛋白具有至少85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％序列同一性，且具有負(fù)調(diào)控木質(zhì)素基因合成的活性。