[发明专利]源于桉树的增加植物生物量的基因、重组表达载体和应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因及编码蛋白与应用领域，特别是涉及源于桉树的WPGS3基因和WPGS4基因及其编码蛋白与其在提高植物生物量的应用。

背景技术

桉树是桃金娘科（Myrtaceae）桉树属（Eucalyptus）的总称，是一种集观赏、用材、纸浆原料、药用于一体的优良树种。由于林木生长周期长，遗传杂和性高，许多性状属于多基因控制的数量性状，常规的育种手段难以满足定向培育桉树新品种的要求，因此人们将研究重点及成功希望寄托于基因工程技术来解决桉树常规育种难以解决的问题，加速优质、高产桉树新品种的选育进程。林木等木本植物基因资源丰富，但许多天然优良基因尚未被分离利用，大部分基因的功能仍处于未知的状态。因此，研究桉树中能增加生物量的基因可为进一步进行基因工程改造、获得高产量的优良树种奠定基础，具有重要意义。

目前对林木基因的分离及功能鉴定主要通过与模式植物拟南芥或烟草等的同源基因进行相似性比较，建立进化树，运用反向遗传学方法，通过调控基因表达如过表达或基因沉默等技术研究基因的功能。苏晓华等（2009）从美洲黑杨中分离得到MADS-box基因PdP1,并在烟草中过表达，导致其提前开花。李海霞等（2009）将毛白杨的PtDRG01基因导入烟草，转基因植株的烟草花叶病毒苏亮显著少于对照，表明该基因具有抗病毒功能。Sonoda等将赤桉HD-Zip class Ⅱ转录因子EcHB1基因转入烟草，转基因植株纤维长度和干重增加，叶片、根和茎的生长量均高于对照。

GRF1，全称为生长调节因子1，是GRF家族中的一员。目前已经在拟南芥、大麦、小麦以及水稻等植物中鉴定分离到该基因并证实其调节植物生长的功能。水稻中的OsGRF1具有调节茎伸长的功能，而在拟南芥中过表达AtGRF1及AtGRF2会导致叶片及子叶增大。然而目前为止对林木中GRF基因的分离和鉴定还是空白。

EBP1，全称为ErhB3-结合蛋白，经证明是一种和人类基因EBP1同源的植物生长调控基因。Beatrics等首次在番茄和拟南芥中发现该基因并证实该基因在器官发育早期能促进细胞增殖，改变细胞分裂的临界大小并且缩短有丝分裂的时间，在有丝分裂后期促进细胞的扩张。拟南芥EBP1的过表达会使叶片显著增大。然而对林木EBP1基因的研究和应用还有待进行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，从桉树中克隆出两个和增加植物生物量有关的基因WPGS3与WPGS4，并转入拟南芥验证其功能，从而为该基因进一步应用于林木的基因改造奠定基础。

本发明另一个所要解决的技术问题是，提供上述基因的重组表达载体。

本发明又一个所要解决的技术问题是，提供应用上述基因的增加生物量的方法。

本发明通过对桉树的RNA进行深度测序得到桉树全长cDNA文库，然后NCBI genebank中查找到AtGRF1和AtEBP1编码蛋白的氨基酸序列，并和桉树的全长cDNA文库进行序列相似性比对（tBLASTn），得到桉树中的GRF1和EBP1的cDNA序列（SEQ ID NO: 3，SEQ ID NO: 4），并命名为WPGS3（WPGS是Woody Plant Growth Stimulator的首字母缩写）和WPGS4。其中WPGS3基因长度为783bp，其编码的蛋白序列为SEQ ID NO:1，含有260个氨基酸，和AtGRF1蛋白的序列相似度达到94%，而WPGS4基因长度为987bp，编码328个氨基酸，序列为SEQ ID NO:2，和拟南芥EBP1蛋白的序列相似度为84%。

本发明提供源于桉树的增加植物生物量的基因，包括WPGS3基因与WPGS4基因，所述WPGS3基因的cDNAs是下述核苷酸序列之一：

1)序列表中SEQ ID NO: 3的DNA序列；

2)编码序列表中SEQ ID NO:1的氨基酸酸序列；

而所述WPGS4基因的cDNA是下述核苷酸序列之一：

1)序列表中SEQ ID NO:4 的DNA序列；

2)编码序列表中SEQ ID NO:2的氨基酸酸序列。

本发明还提供一种重组表达载体，用于表达WPGS3基因或WPGS4基因，该重组表达载体至少包括上述的基因。