[发明专利]提高棉花衣分含量的Gbyucca10基因及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够提高棉花衣分含量的Gbyucca10基因及其编码的多肽。

背景技术

棉花衣分是除铃数、铃重之外的棉花产量的一个重要构成因素。衣分含量是指籽棉纤维的重量与籽棉重量的比值，通常用百分率来表示。衣分含量的高低是评定棉花品种优劣的一条重要标准。

大量的研究证明：提高棉花纤维的衣分含量能够显著提高棉花的产量。通过基因工程方法提高棉花衣分含量，使之更加适应生产的需要是当前棉花纤维遗传改良的重要方向。但是，有关利用基因工程方法提高棉花衣分含量目前未见报道。

棉花纤维的发育历经纤维起始、纤维伸长、次生壁增厚及脱水成熟四个阶段形成成熟纤维。研究证明：在纤维发育起始阶段，增加胚表皮的IAA(生长素)含量能够提高单位面积中胚表皮细胞的突起数目，从而提高衣分的含量。研究证明：植物通常有2条不同的IAA合成途径：(1)色氨酸经过色氨酸脱氨酶、色氨酸脱羧酶合成吲哚乙酸的代谢通路。(2)色氨酸经过通过Yucca、CYP79B2/3、CYP83B2等合成吲哚乙酸的代谢通路。经过研究发现，在棉花的胚表皮中第二条代谢途径十分重要，对于保持胚表皮细胞中的IAA浓度十分关键。近期的研究进一步也表明，胚特异表达细菌IAA合成相关的酶类(IAAM)有助于提高胚表皮细胞的突起数目(Zhang Mi et a1.，Nature Biotechnology，2011：453-459)。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的能够提高棉花衣分含量的基因，并得到所述基因表达的蛋白产物。

本发明首次采用分子克隆方法，从构建的海岛棉cDNA库中分离获得了新的Gbyucca10基因，并且通过转基因实验证实了它具有高提高棉花衣分含量的功能，从而达到了发明目的。本发明利用胚特异表达启动子在棉花中特异表达Gbyucca10基因提高棉花的胚表皮细胞的突起数目，从而提高棉花的衣分含量。本发明包括以下内容：

1、提供了一种新的分离出的Gbyucca10蛋白质多肽，包含：

具有SEQ ID NO：2氨基酸序列的多肽、或其保守性变异多肽、或其活性片段、或其活性衍生物。较佳地，该多肽选自下组：(a)具有SEQ ID NO：2氨基酸序列的多肽；(b)将SEQ ID NO：2氨基酸序列经过一个或多个(较佳地1-20个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有提高棉花衣分含量功能的Gbyucca10蛋白质活性的由(a)衍生的多肽。

2、提供了编码上述多肽的多核苷酸，选自：

(a)编码上述Gbyucca10蛋白质多肽的多核苷酸；和(b)与多核苷酸(a)互补的多核苷酸。较佳地，该多核苷酸编码具有SEQ ID NO：2所示氨基酸序列的多肽。更佳地，该多核苷酸的序列是选自下组的一种：(a)具有SEQ ID NO：1中242-1183位的序列；(b)具有SEQ ID NO：1中1-1406位的序列。

3、提供了含有上述多核苷酸的载体，以及被该载体转化或转导的宿主细胞或者被上述多核苷酸直接转化或转导的宿主细胞。

4、提供了制备上述Gbyucca10蛋白质多肽的方法，该方法包含：(a)在适合表达的条件下，培养上述被转化或转导的宿主细胞；(b)从培养物中分离出具有活性的多肽。

5、提供了上述多核苷酸和Gbyucca10蛋白质多肽的用途，即，在培育提高棉花衣分含量的棉花品种方面的应用。

6、提供了一种提高棉花衣分含量的方法，它包括步骤：

(1)提供携带表达载体的农杆菌，所述的表达载体含有SEQ ID NO：1所示序列的多核苷酸，所述的Gbyucca10选自下组：

(a)具有SEQ ID NO：2氨基酸序列的多肽；

(b)将SEQ ID NO：2氨基酸序列经过一个或多个氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有提高棉花衣分含量的由(a)衍生的多肽；

(2)将植物细胞或组织或器官与步骤(1)中的农杆菌接触，从而使Gbyucca10基因编码序列转入植物细胞，并且整合到植物细胞的染色体上；

(3)选择出转入Gbyucca10基因的DNA编码序列的植物细胞或组织或器官；

(4)将步骤(3)中的植物细胞或组织或器官再生成植株。