[发明专利]棉花GhIQD21基因序列及其克隆与应用

说明书

本发明涉及棉花GhIQD21基因序列及其克隆与应用，属于分子生物学和生物技术领域。GhIQD21基因能重塑拟南芥器官形态，且获得的转基因植株均能正常开花结果，转化基因能稳定遗传至下一代，故该基因可以进一步运用于园艺观赏植物的塑型，培育出姿态各异的新品种，为园艺花卉型态塑造提供新途径；本发明为植物器官形态研究和细胞微管骨架调控提供理论依据；本发明中的转基因拟南芥将成为植物细胞微管骨架研究的有用材料。

技术领域

本发明涉及棉花GhIQD21基因序列及其克隆与应用，属于分子生物学和生物技术领域。

背景技术

微管骨架具有高度的动态特性，其排列方式不断的进行活跃的重组，以响应生长发育及外界生物和非生物刺激信号。微管骨架动态受到精细而复杂的调控，其中微管结合蛋白在微管动态调控上起着关键作用。目前，在植物中已鉴定多种微管结合蛋白如IQD蛋白，都在植物生长发育过程中起重要的作用。IQD蛋白具有保守的67个氨基酸的中心基序，即IQ67保守结构域。IQD蛋白家族目前在多个物种基因组(拟南芥，水稻，番茄，二穗短柄草，大豆，毛果杨，毛竹，玉米和棉花)中进行了全基因组的鉴定和分析，特别是在陆地棉基因组中鉴定到148个 IQD基因，在所有已鉴定的物种中数目最多。

通过对一些IQD蛋白功能的研究，揭示了IQD蛋白在拟南芥叶片细胞形态、水稻籽粒大小和番茄果实形状调控上具有重要的作用。在拟南芥中，AtIQD5主要在营养器官表达，该基因功能缺失后，拟南芥叶片表皮细胞形态改变；IQD11、IQD14和IQD16的异位过表达，改变叶片形态和细胞形状。在水稻中，GRAIN SIZE ONCHROMOSOME 5(GSE5)/IQD21基因功能缺失后，水稻籽粒变宽，相反， GSE5基因过表达后导致水稻籽粒变窄，GSE5基因主要通过影响小穗颖壳细胞的增殖调控籽粒宽度，该基因启动子区的自然变异导致了水稻籽粒大小多样性。在番茄中，SUN/IQD12通过控制细胞分化而调控果实形状，该基因由长末端重复反转座子导致24.7kb的基因复制事件，该事件引起SUN表达量增加，最终形成伸长的果实形状。综上所述，IQD蛋白在调控植物器官发育中起重要作用。

发明内容

本发明首次从棉花中分离出编码含IQ67结构域的GhIQD21蛋白的全长 cDNA，其具有SEQ ID No：1所示的核苷酸序列。

作为本发明基因的改进：上述核苷酸序列还包括在SEQ ID No：1所示的核苷酸序列中添加、取代、插入或缺失一个或多个核苷酸生成的突变体、等位基因或衍生物。

本发明提供一种棉花微管结合蛋白基因GhIQD21编码的蛋白质，其具有SEQ IDNO：2所示的氨基酸序列。

作为本发明蛋白质的改进：上述氨基酸序列还包括在SEQ ID No：2所示的氨基酸序列中添加、取代、插入或缺失一个或多个氨基酸生成的衍生物。

本发明还同时提供了含有上述基因的质粒以及含有上述基因的植物表达载体。

本发明还同时提供了一种宿主细胞，该宿主细胞含有上述基因序列。该宿主细胞为大肠杆菌细胞、农杆菌细胞或植物细胞。

本发明还同时提供了改良拟南芥器官发育的方法：包括用具有SEQ ID No： 1所示的核苷酸序列的基因转化拟南芥。

进一步具体说明：将该基因连接到表达载体上，利用农杆菌浸花法侵染拟南芥，获得的转基因拟南芥本发明的目的是提供一种从棉花中克隆的微管结合蛋白编码新基因GhIQD21，如SEQ ID No：1所示的DNA序列，也包括编码GhIQD21 蛋白的编码区序列(SEQ IDNo：2)。

本发明中的SEQ ID No：2所示的蛋白质属于一类表达蛋白，其中进行一个或几个氨基酸的替换、插入或缺失所获得的功能类似物。另外，也包括在SEQ ID No：1中添加、取代、插入或缺失一个或多个核苷酸而生成的突变体、等位基因或衍生物，具有相同功能的序列也能达到本发明的目的。