[发明专利]一种调控木材发育的相关基因及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术和生物能源领域，具体地，本发明涉及一种调控木材发育的相关基因及其应用。

背景技术

随着社会经济发展和人口的不断增加，人类对能源的需求越来越多，由于化石能源是有限的，石油等产品的价格不断上涨，对经济的稳定持续发展造成威胁。

可再生的生物质能是理想的替代能源之一，生物乙醇是目前最有前景和最主要的生物质能源。自20世纪70年代中期的石油危机以来，以美国和巴西为主的一些国家开始积极推行生物乙醇发展计划，本世纪以来，全球生物乙醇产量迅速增加。早期多利用粮食作物如玉米等作为原料生产乙醇，导致粮食价格上涨，与国家的粮食安全存在矛盾，不能进行大规模生产。近年来，欧美等国大量投入开展以木质纤维素为原料的生物乙醇生产技术和工业实践，同时积极培育适合本国的能源作物。我国也在积极的开展木质纤维素乙醇发酵的研究。

木质纤维素乙醇生产主要有四步：1预处理，破坏木质纤维素的结构，去除阻碍糖化和发酵的木质素等物质；2酸或酶水解纤维素和半纤维素成单糖；3用发酵菌将六碳糖和五碳糖发酵成乙醇；4蒸馏脱水纯化乙醇，使其达到作为能源的要求。其中第1、2步的生产成本过高，效率很低，严重限制了纤维生物质能源的发展，导致木质素生物乙醇生产成本居高不下。

此外，木质纤维素在造纸工业中也有广泛应用。目前主要有两大类造纸制浆工艺：机械法制浆和化学法制浆。机械法制浆通过机械分离纸纤维，不去除其中的木质素，可以得到高的纸浆产量，但是由于木质素的存在导致其可漂白率低，生产的纸张在光下易发黄。化学法制浆利用化学物质移除细胞壁中的木质素，可得到长而柔韧的纸纤维，从而可生产高品质的纸张。纸浆的漂白是制浆造纸工业另外一道重要工序，主要是通过化学物质进一步去除纸浆中的木质素或改变木质素发色基团，从而提高纸浆的白度和白度稳定性。传统的漂白剂多为含氯漂白剂，废水中含有具有强烈致癌性的有毒物质，对环境污染很大。

因此本领域还没有一种适于生产生物燃料和造纸的木材植物，因此迫切需要研究调控木材发育的相关基因，并开发适用于生产可再生能源和造纸的木材品种。

发明内容

本发明的目的就是提供一种调控木材发育的相关基因及其应用。

在本发明的第一方面，提供了一种PtMAN6多肽或PtMAN6多肽的编码序列，所述PtMAN6多肽的氨基酸序列如SEQ ID NO.:2所示，所述PtMAN6多肽的编码序列如SEQ ID NO.:1所示。

在本发明的第二方面，提供了PtMAN6多肽或其编码序列的用途，所述用途任选自下组的一种或多种：

(1)降低木质部次生细胞壁的合成；

(2)降低结晶纤维生物质的积累；

(3)降低木质素（较佳地降低植物茎部木质素）的含量。

在另一优选例中，所述的PtMAN6多肽选自下组：

(I)具有SEQ ID NO.:2或SEQ ID NO.:17所示氨基酸序列的多肽；

(II)将如SEQ ID NO.:2或SEQ ID NO.:17所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的由(1)衍生的多肽；或

(III)氨基酸序列与SEQ ID NO.:2或SEQ ID NO.:17所示氨基酸序列的同源性≥90%(较佳地≥95%，更佳地98%)由(1)衍生的多肽。

在另一优选例中，所述的PtMAN6多肽的编码序列选自下组：

(i)编码具有SEQ ID NO.:2或SEQ ID NO.:17所示氨基酸序列的多肽的多核苷酸；

(ii)序列如SEQ ID NO.:1或SEQ ID NO.:16所示的多核苷酸；

(iii)核苷酸序列与SEQ ID NO.:1或SEQ ID NO.:16所示序列的同源性≥95%(较佳地≥98%，更佳地≥99%)的多核苷酸；

(iv)如SEQ ID NO.:1或SEQ ID NO.:16所示多核苷酸的5’端和/或3’端截短或添加1-60个(较佳地1-30，更佳地1-10个)核苷酸的多核苷酸；或

(v)与(i)-(iv)任一所述的多核苷酸互补的多核苷酸。

在本发明的第三方面，提供了一种改良植物性状的方法，所述的改良植物性状选自下组：(1)降低植物木质部的次生细胞壁合成；(2)降低植物结晶纤维生物质的积累；(3)降低植物木质素（较佳地降低植物茎部木质素）的含量；

所述方法包括步骤：提高所述植物中PtMAN6多肽或其编码序列的表达或活性。