[发明专利]桑树类驱动蛋白MmKIN-14N及其编码基因和应用

说明书

桑树类驱动蛋白MmKIN‑14N及其编码基因和应用。所述桑树类驱动蛋白MmKIN‑14N的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明公开一种类驱动蛋白MmKIN‑14N，完善桑树生理生化指标检测数据以及基因组，研究发现，秋水仙素诱导后的四倍体桑树在MDA含量、SOD活性、PRO含量、POD活性、可溶性蛋白含量均有变化。可以用于桑树中的类驱动蛋白在秋水仙素诱导下的表达调控，为挖掘桑树的优良基因资源和桑树多倍体的分子育种提供坚实的理论依据和应用基础。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，涉及一种桑树类驱动蛋白MmKIN-14N及其编码基因和应用。

背景技术

在自然界，多倍体也是一种常见的生物学现象，在植物进化中起重要作用，约70％的被子植物具有多倍体的发生。多倍体育种也成为改善植物性状，选育经济性状优良新品种的有效方法之一。植物体细胞中含有3个或3个以上染色体组的叫做多倍体植物多倍体的形成源于有丝分裂或减数分裂的异常，而这种异常直接导致染色体数目的改变。多倍体植物中的染色体数目的变化常导致形态、生理等遗传特性的变异，具体表现为相对“巨大性”、某些代谢物的产量增多、可孕性低、抗逆性增强等特点，由于多倍体的这些特性，多倍体育种在现代植物育种中具有主要地位和广阔前景，特别是对于无性繁殖的植物，由于可以避免多倍体的高度不育或性状分离等带来的繁殖困难，在利用多倍体的特性上更为有利。植物多倍体的判别和鉴定方法从原理上是依据其外在和内在的特征特性衍生而来的。一般而言，可以以形态外形观察为基础，生理生化指标、生长状况为辅助、细胞学观察染色体数、分子水平鉴定来确定，鉴定方法分为间接与直接鉴定两者的配合会减少许多工作量。

秋水仙素在细胞分裂中所起作用是与微管形成或解聚密切相关的，秋水仙素一方面能阻滞微管(纺锤丝)形成,或使已形成的微管解聚；另一方面，秋水仙素的作用又能促使DNA的复制和有关蛋白质合成。因此，秋水仙素无论在细胞分裂间期、前期、中期、后期均能发挥作用，最终使细胞中染色体数目加倍。秋水仙素使染色体的着丝点延迟分裂，于是已复制的染色体的两条染色单体分离，而着丝点仍连在一起，形成“X”形染色体图像(称为C-有丝分裂,即秋水仙素效应有丝分裂)，后来着丝点自动分开，结果两个姐妹染色单体虽然彼此分开形成染色体，却不能移向两极，而重组成一个双倍性的细胞核，这时候细胞加大而不分裂,或者分裂成一个无细胞核的子细胞和一个有双倍性细胞核的细胞，经过一个时期以后，这种染色体数目加倍了的细胞再分裂增长时，就构成了双倍性的细胞和组织，并在此基础上进一步发育成为多倍体植物。

中国农业科学院作物科学研究所作物功能基因组研究创新团队利用水稻极度矮化突变体std1，揭示了类驱动蛋白通过影响细胞分裂进而调控水稻叶片大小和植株高度,进一步深化了人们对植物矮化机理的认识。相关研究发表在《植物学报(The PlantJournal)》上。该研究通过对水稻极端矮化突变体std1的组织细胞学观察、基因克隆及蛋白功能研究,发现类驱动蛋白的ATP酶活性降低后，可导致植物体产生含有多个细胞核、体积膨大、形态异常的细胞,同时细胞分裂速率显著降低,植株能够产生叶片但不能形成茎从而呈现极度矮化的表型。

驱动蛋白(kinesin)是分子马达蛋白质超家族成员，主要参与囊泡与细胞器的运输、纺锤体组装、有丝分裂和减数分裂等过程。在减数分裂期，不同驱动蛋白发挥功能的调控机制并不十分清楚。其中，kinesin-6家族的唯一成员Kin11(TTHERM00637750)，在营养生长期低表达，饥饿期不表达，有性生殖期表达上调。Kin11编码1608个氨基酸，包含1个N端保守的马达蛋白结构域，C端卷曲螺旋(coiled-coil)结构域，并在N端和C端分别含有核定位信号NLS1和NLS2。Kin11在营养生长期和有性生殖期,定位在有丝分裂和减数分裂的小核和纺锤体上,并在有性生殖后期alignment阶段定位于小核上。Kin11与微管蛋白共定位于有丝分裂和减数分裂的纺锤体上。