[发明专利]一种梨转录因子PbBP及其应用

说明书

本发明公开了一种梨木质素合成调控PbBP基因，所述梨木质素合成调控PbBP基因具有如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，命名为PbBP，所述PbBP基因编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，核苷酸长度为1194bp，氨基酸长度为397个氨基酸。调控基因PbBP及其编码蛋白应用在植物中合成木质素基因表达方面。本发明PbBP基因具有负调控作用，可以直接通过抑制植物木质素合成基因的表达从而阻碍其木质素的生物合成，减缓细胞壁发育，降低木质化程度，以提高梨果肉品质。

技术领域

本发明属于植物分子生物学和基因工程技术领域，具体涉及一种梨转录因子PbBP及其应用。

背景技术

梨属于蔷薇科(Rosaceae)梨亚科(Pomaeeae)梨属(Pyrus L.)植物，是世界上重要的栽培果树之一。其中原产安徽省砀山县的砀山酥梨属白梨(Pyrus bretschneideri)系，是我国栽培面积最大的梨品种。随着水果品种的丰富和消费者生活水平的提高，砀山酥梨石细胞团含量较高且体积较大的固有缺陷日益凸显。石细胞含量的高低、石细胞团的大小以及密度不但会影响梨果实的质地和口感，而且会影响梨果实的糖含量。较高的石细胞含量会导致果实的口感风味变差，营养成分受损，从而影响了梨的营养价值和经济效益。

前人的研究发现，发育成熟的梨石细胞中含有约40％的木质素。在梨开花后的15天左右，一些果肉薄壁细胞会较早地开始发生次生壁加厚的现象，形成了石细胞原基细胞。随后，这些原基细胞周围的薄壁细胞也逐渐发生次生壁加厚。在次生壁加厚的过程中，伴随有大量的木质素单体的合成与沉积。最终木质素与纤维素微纤丝共同组成石细胞细胞壁，次生壁持续沉积增厚直至填充整个细胞内腔，大量石细胞聚集成簇形成石细胞团。这些实验观察结果表明，木质素在细胞壁上的沉积和次生细胞壁的加厚是石细胞发育的关键步骤。因此通过调控梨木质素代谢及细胞壁发育将有效改变果实中石细胞的含量。研究砀山酥梨中与木质素合成、次生壁发育相关的转录因子，可以同时调控多个结构基因，达到多点调控的效果，对于揭示梨石细胞的发育机理，为降低果实石细胞含量提高梨内在品质奠定基础。此外，木质素是构成次生壁的组成成分之一，沉积在木质部外围和茎的微管细胞中。木质素的含量高低与水果(杏、石榴、葡萄等)的果核大小及硬度、农作物抗倒伏能力以及秸秆降解再利用均密切相关，因此发掘调控木质素合成的转录因子对于改良作物关键农艺性状等具有重要意义。

KNOTTED1类似的同源盒基因—KNOX(KNOTTED1-like homeobox genes，KNOX)，是维管植物中调控顶端分生组织活性的关键因子，不仅参与调控细胞的分化，而且在生物的形态建成中也发挥着重要的作用。1991年Vollbrecht.E等在玉米突变体中首次发现了同源盒基因KNOTTED1(KN1)，自此KNOX表达机理的研究为解析植物发育过程揭开了新的篇章。随后在小立碗藓(Physcomitrella patens)、柳枝稷(Panicum virgatum)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)、杨树(Populus trichocarpa)等物种中获得大量同源基因，这些基因形成了KNOX基因家族。在陆生植物中，KNOX基因家族的成员较多，并且KNOX家族成员可以划分成I型和II型两类：I类主要包括KNAT1(BREVIPEDICELLUS，BP)、KNAT2(KN1-like2)、KNAT6和STM(SHOOTMERISTEMLESS)；II类主要包括KNAT3、KNAT4、KNAT5和KNAT7。该基因家族结构保守且分布广泛，几乎存在于所有植物中，但是目前为止在梨中还未见相关报道，对于梨中调控木质素合成的转录因子研究也鲜有报道。

发明内容

本发明的目的正是为了解决上述问题，而提出一种梨转录因子PbBP，该基因具有负调控作用，可以直接通过抑制植物木质素合成基因的表达从而阻碍其木质素的生物合成，导致细胞壁发育减缓且木质化程度降低。