[發明專利]一種控制楊樹不定根形成和株高發育的關鍵基因PeSCE1及其應用

在審

• 申請號: 202010435264.5
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111560387A
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 劉思安;胥猛;祁浩然;吳玲
• 申請（專利權）人: 揚州大學
• 主分類號: C12N15/52
• 分類號: C12N15/52;C12N9/00;C12N15/82;A01H5/06;A01H6/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 鄭立發

本發明公開了一種控制楊樹不定根形成和株高發育的關鍵基因PeSCE1及其應用，關鍵基因PeSCE1的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其表達蛋白的氨基酸序列如SEQ NO.2所示。本發明以“南林895”楊不定根為材料，通過RACE技術克隆了PeSCE1基因，利用Gateway技術構建過量表達載體35S::PeSCE1并轉入楊樹中。PeSCE1轉基因楊樹的不定根數目明顯減少，株高也明顯降低。這表明PeSCE1基因是調控楊樹不定根形成和株高發育的關鍵基因，在林木基因工程和無性系林業領域有重要應用價值。

技術領域

本發明屬于植物基因工程技術領域，具體涉及一種控制楊樹不定根形成和株高發育的關鍵基因PeSCE1及其應用。

背景技術

楊樹是重要的速生工業用材樹種和綠化造林樹種之一，對無性系林業可持續發展發揮了重要作用。在育苗過程中，楊樹通常采用扦插育苗，因此插穗生根的難易程度直接影響造林成活率，且事關無性系的適應性和抗逆性。盡管大多數楊樹都比較容易扦插生根，然而仍有許多優良無性系扦插生根困難。而樹高對于用材樹種的重要性不言而喻，是育種家一直以來進行品種改良的一個重要性狀。隨著林木遺傳改良工作和基因工程技術的發展，人們對于楊樹扦插繁殖的重要性有了新的認識，意識到從理論和實踐上加強對扦插生根的機理研究有其必要性和迫切性。

泛素是一類與蛋白降解相關的小肽，小泛素相關修飾物(small ubiquitin-likemodifier，SUMO)是結構構象和連接機制都與泛素系統相似的眾多類泛素修飾的一種。SUMO化是一種重要的翻譯后修飾，參與SUMO化的酶主要有三種：SUMO活化酶(E1活化酶，SAE)、SUMO結合酶(E2結合酶，SCE1)和SUMO連接酶(E3連接酶，SIZ和MMS21/HPY2)。這三種酶經過活化、結合、連接的配合進行SUMO化過程。在植物中，SUMO化在植物的生長發育和脅迫響應中扮演著必不可少的角色。在擬南芥中，SUMO化在干旱、低溫等非生物脅迫以及生長發育中都起著重要作用。在水稻中，SUMO化參與了冷脅迫、ABA脅迫響應以及生長發育調控。而SUMO化過程中的關鍵酶基因SCE1目前研究的仍然較少，在林木中有關SCE的功能研究鮮有報道。

在楊樹中尚未有PeSCE1的研究報道，克隆和研究該基因的功能，不僅有助于理解該基因對楊樹不定根形成和植株高度的調控機制，而且還能促進林木分子育種的發展進程，對楊樹無性系造林以及木材產量的增加有著不可估量的價值。

發明內容

發明目的：針對現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種控制楊樹不定根形成和株高發育的關鍵基因PeSCE1。本發明的另一目的是提供控制楊樹不定根形成和株高發育的關鍵基因PeSCE1在改良楊樹不定根數量和株高中的應用。

技術方案：為了實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種控制楊樹不定根形成和株高發育的關鍵基因PeSCE1，其核苷酸序列如SEQNO.1所示。

控制楊樹不定根形成和株高發育的PeSCE1表達蛋白，其氨基酸序列如SEQ NO.2所示。

含有所述的控制楊樹不定根形成和株高發育的關鍵基因PeSCE1的載體。

作為一種實施方案：

所述載體，在PeSCE1基因的5’端組裝組成型強表達啟動子P35S，它能使PeSCE1基因在楊樹體內高效表達。

所述載體，在PeSCE1基因的3’端組裝了強終止子NOS，可有效終止PeSCE1基因的轉錄。

所述載體組裝NPTⅡ基因表達盒，作為轉基因楊樹的篩選標記，可以用卡那霉素進行轉基因楊樹的篩選。

所述載體組裝LB和RB序列，促使組裝于其間的PeSCE1基因表達框架和篩選標記基因NPTⅡ整合至楊樹受體細胞染色體中。