[发明专利]包含HAT22多核苷酸和多肽的新颖组合物以及使用方法

说明书

本发明涉及分离的多核苷酸和源自其的相应多肽，所述多核苷酸编码来自植物长蒴黄麻和圆果种黄麻的同源框‑亮氨酸拉链蛋白HAT22(HD‑ZIP蛋白22)。本发明进一步提供了包括和/或由同源框‑亮氨酸拉链蛋白HAT22(HD‑ZIP蛋白22)的核苷酸序列组成的载体、表达构建体和宿主细胞。本发明也提供了产生所述蛋白质的方法和修饰所述蛋白质以便改善它们的期望特征的方法。本发明的所述蛋白质可用于各种途径，包括增加/增强植物的纤维长度、高度和生物质以及纤维产率。

相关申请

本申请要求2013年11月25日提交的美国临时申请号61/908,444 的益处；其内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本发明涉及分子生物学领域，和通过调节编码同源框-亮氨酸拉链 HAT22多肽的核酸表达来增加或增强植物的纤维长度、高度和/或生物量的方法。而且，具体地，本发明提供了同源框-亮氨酸拉链蛋白HAT22 同系物，其分离自两个黄麻植物物种，即，长蒴黄麻(“C.olitorius”) 和圆果种黄麻(“C.capsularis”)，和它们在增加黄麻的纤维长度、植物高度和/或植物生物量中的应用通过调节编码同源框-亮氨酸拉链蛋白HAT22的基因的表达。

背景技术

商业上栽培黄麻主要产生自两个物种，即，长蒴黄麻(通常称为“纤维黄麻”)和圆果种黄麻(通常称为“白黄麻”)。两个物种是二倍体(2n＝ 14)，并且仅仅这两个用在农业中。这两个物种构成了东南亚国家和巴西的重要经济作物，提供生物可降解的木质纤维素纤维。纤维通常用作工业产品的包装材料，和生产其他附加值产品，比如纱和纺织品、绳索、细绳和网、非织造织物、纸巾、纸浆和纸、土工布、复合材料和家用纺织品。由于黄麻纤维的环境友好和生物可降解的特征，全球市场中的需求增加。为了满足不断增加的全球需求，需要进一步改善黄麻纤维生产。

黄麻纤维获得自茎部并且纤维分组成束。布置为厚壁组织纤维细胞的三角形楔形物的纤维与其他软组织的髓线交替。这些纤维细胞与韧皮部不同并且以四个按时间顺序的阶段发育——启动、延伸、第二细胞壁增厚和成熟阶段。关于黄麻纤维启动和延伸的遗传控制知道的较少。但是，纤维长度和均匀性是大部分工业使用的常规要求。例如，对于纺织工业的细织物生产，长纤维和均匀细胞是理想的。在纸浆工业中，纸浆的强度特征部分由纤维长度、纸浆产率和碱消耗觉得，原因是它们的强度和粘合特性。为满足工业需要，开发具有期望纤维长度以及强度的黄麻品种是必要的。所以，纤维的生物合成和与纤维生物合成相关的分子生物学是非常重要的。

韧皮纤维主要开始于顶端分生组织，并且纤维逐渐延伸，主要通过侵入生长，直到出现第二个壁发育。纤维细胞延伸是源自内部膨压和细胞壁的机械强度之间相互作用的过程，其是内生控制的。但是，还未完全确定纤维细胞延伸相关的机制和基因。

已经鉴定了与棉花纤维的延伸和形成相关的数个候选基因。例如，通过差别筛选和展示方法鉴定了来自棉花植物专门在棉花纤维延伸阶段表达的的五个基因[美国专利号5,880,100和美国专利号5,932,713， 6,225,536和6,166,294；其所有通过参考并入]，但是，在黄麻和/或韧皮纤维启动和延伸领域，没有这样的报道。

同源框-亮氨酸拉链(HD-Zip)蛋白是植物特有的转录因子，由植物基因组中的多拷贝的基因编码。例如，拟南芥基因组具有大于25个该家族的基因。基因中，同源框-亮氨酸拉链蛋白HAT22(HD-ZIP蛋白 22)参与脉管纤维细胞的延伸。

HD-ZIP蛋白22在其中纤维分化的束间区域中表达，与其在束间纤维分化的作用一致。此外，其也在第二生长阶段期间在韧皮部中表达(Tornero等1996)，指示其在调节脉管组织形成中的作用(Zhong和 Ye，1999)。不像其他植物同源框基因，HD-ZIP蛋白22不在分生组织中表达，并且HD-ZIP蛋白22的功能可能是参与第二阶段的脉管发育期间韧皮部组织的同一性和/或活性的调节(Tornero等1996)。