[发明专利]尾叶桉F5H基因及其应用

说明书

本发明公开了一种尾叶桉F5H基因及其应用，其尾叶桉F5H基因核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，可将该基因应用于转基因植株中，且证明了该基因具有调控S木质素合成的作用。通过对尾叶桉F5H基因功能的研究，有助于推动尾叶桉转基因定向调控木质素合成的基因工程育种。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及涉及尾叶桉F5H基因及其应用。

背景技术

桉树是桃金娘科桉属植物的总称，原产地为澳大利亚。广西的桉树研究在我国处于领先地位，20世纪70年代初期就开始引种，经过多年的引种试验及杂交选育，得到了多个优良树种、优良种源及优良家系。桉树生长快、材质好，广西全区桉树面积居全国首位，已经成为短周期原料林的主要造林树种。尾叶桉GLU4无性系(Eucalyptus urophylla cloneGLU4)是广西广泛种植的桉树良种，因其纤维素含量、纤维素长度等制浆指标显著优于其他桉树品种，成为纸浆材造林首选树种。从纸浆材生产需求出发，希望木材中的木质素含量更低或更易于去除。然而木质素在维持植物正常生长发育、防御病原菌侵害方面仍具有不可或缺的重要意义，木质素降幅过大对植物具有潜在的不利影响，所以定向调控木质素单体合成，提高其S/G比值，成为纸浆材品质提升的主要研究策略。

F5H(阿魏酸-5-羟化酶，ferulate-5 hydroxylase,又称CAld5H，松柏醛-5-羟化酶，coniferaldehyde-5-hydroxylase)是植物木质素单体合成中的关键酶之一，F5H基因发现较晚，但其对S木质素合成的限速功能和显著的调控效果，使其立即成为关注的目标。拟南芥F5H突变体中木质素中几乎全部由G木质素组成，在突变体中表达F5H后，S木质素含量提高至95％以上，G木质素含量则极少(Meyer等1998；Weng等2010)。在杨树和烟草中过表达拟南芥F5H基因，转基因植株表现出S木质素的升高(Franke等2000；Stewart等2009)。师竹娟等(2007)用C4H启动子驱动甘蓝型油菜(Brassica napus)F5H基因的反义片段转化烟草，转化植株花期之前与野生型基本无异，但开花后长势变弱，茎干纤细，茎部Maüle显色程度稍弱于野生型，暗示其S木质素含量可能降低，F5H基因的抑制使木质素沉积发生了改变。F5H的研究结果一致表明上调F5H可以显著提高S木质素含量，但在尾叶桉中尚未有F5H基因分离鉴定出来，利用其中的基因序列进行基因工程调控更是无法开展。本发明公开的尾叶桉F5H序列及其在基因工程中的应用，有助于深入尾叶桉F5H基因功能的研究，并推动尾叶桉转基因定向调控木质素合成的基因工程育种。

发明内容

本发明的目的在于提供一种尾叶桉F5H基因及其植物表达载体、宿主细胞以及在植物木质素单体合成调控中的应用，以有效地定向提高植物S木质素单体合成，在木质素单体合成调控的基因工程中的发挥重要作用。

本发明可通过如下技术方案实现：

一种尾叶桉F5H基因，其cDNA序列具有如下特征：具有SEQ ID NO.1所示的DNA序列；或者其编码具有SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列的多肽。

本发明还提供一种植物表达载体，其包上述的尾叶桉F5H基因或其片段。

作为技术方案的优选，所述植物表达载体为pCAMBIA3301。

作为技术方案的另一种优选，所述植物表达载体为重组载体pCAMBIA3301-EuF5H。

本发明还提供一种宿主细胞，其包含如上所述的尾叶桉F5H基因或其片段或者植物表达载体。

作为技术方案的优选，所述宿主细胞选自大肠杆菌、农杆菌或植物细胞，如大肠杆菌JM109菌株、农杆菌LBA4404菌株。

本发明的尾叶桉F5H基因在调控植物木质素单体合成方面的应用，可将尾叶桉F5H基因或其片段转化入植物，也可将所述植物表达载体转化入植物，也可用所述宿主细胞侵染植物，详细的步骤可参考具体实施方式。