[发明专利]一种杨树PtCYP85A3基因及应用

说明书

本发明公开了一种杨树PtCYP85A3基因及应用，所述基因能够提高植物的生物量、果实产量及抗盐耐旱性，本发明通过具体试验将PtCYP85A3基因导入番茄和山新杨中来说明PtCYP85A3基因在控制番茄和杨树的生长发育及抗逆性上起着重要的作用，在植物基因工程及遗传改良基因上均具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及一种杨树PtCYP85A3基因及提高植物的生物量、果实产量及增强植株抗逆性中的应用。

背景技术

杨树是世界上重要的树种之一，在全世界的分布非常广泛，具有生长迅速，材质优良等特点，可以提供板材和造纸原料。杨树的基因操纵也相对容易，因此科学家把它作为一种模式木本植物加以研究(Taylor G，2002)。杨树富含木质纤维素，且多年生，也是作为生物质能源十分理想的原料树种。不久前，杨树的基因组测序工作已经完成(Tuskan GA etal，2006)，科学家们计划在此基础上改造杨树，使之生长更迅速、树冠更小，还致力于培育出纤维素含量更高、木质素含量更低的新品种，从而更有利于纤维素乙醇的生产。

BRs的研究开始于40年前，Mitchell et al从油菜花中提取出某种能使大豆第二节间伸长的物质(Mitchell et al.，1970)。经过对BRs合成突变体和BRs不敏感突变体的一系列分析，现已解了BRs的合成路径。植物甾醇激素的合成与动物激素合成存在不同，动物甾醇激素的前体是胆甾醇，而植物油菜素内酯的合成是以芸苔甾醇为前提。动物甾醇激素和植物甾醇激素在合成路径上的分歧开始于环固醇的形成，这是植物体内特有反应。油菜素内酯的合成可以分为两大步骤，第一步是油菜素内酯合成前体芸苔甾醇的合成，第二步是由芸苔甾醇合成油菜素内酯。

目前已经研究发现了许多油菜素内酯(brassinosteroid，BR)合成缺陷的突变体，如det2(Li et al.，1996；Fujioka et al.，1997)，dwf4(Choe et a1.，1998)，拟南芥cpd(Szekeres et al.，1996)，番茄dwarf(Lycopersicon esculentum；Bishop et al.，1999)，豌豆lkb(Pisum sativum；Nomura et al.，1997，1999)等，研究发现BR的缺乏会缩小地上部分的延伸，降低繁殖力，延迟衰老，改变植物的维管结构和影响光形态建成。通过外源施加BRs可以恢复这些突变体的反常表型。现在广泛认为BRs是一种必不可少的化学信号和植物激素，其内源水平对于维持植物正常的生长发育十分重要。

油菜素内酯作为植物的第六大激素广泛影响着植物的生长发育，尤其促进植物地上部分的生长。近些年的研究发现BRs与作物产量之间有很重大的联系。

水稻突变体d11，d2-1是BRs合成途径上的突变体，d61-1是BRs不敏感突变体。D11编码一个细胞色素P450蛋白，参与6-脱氧香蒲甾醇和香蒲甾醇的供给；d61-1是水稻BRs受体的突变体；D2编码P450蛋白，参与BRs合成的后C6途径。d11突变体表现出水稻种子长度大幅下降，但宽度却与野生型相同，而d61-1，d2的种子也比野生型小，但是其长度和宽度都发生改变。从d11，d61-1，d2-1突变体都改变了种子的大小，说明BRs与种子的大小有某种联系，而种子的大小影响作物的产量，那么说明BRs可能与作物的产量有关(Tanabe et al.，2005)。

DWF4编码油菜素内酯22位的羟化酶，是控制BRs合成的关键基因，已有很多报道将DWF4在植物体内过表达以提高植物体内BRs的含量。比如，在拟南芥中过表达AtDWF4使得过表达株系在光和黑暗下下胚轴比野生型长。成熟期时，转基因过表达植株花序的高度是野生型的35％，角果和分支的总数是野生型的两倍，种子的数目是野生型的59％(Choe etal.，2001)。在水稻中分别过表达玉米和拟南芥的DWF4基因均能提高水稻的分蘖数和种子的产量(Wu et al.，2008)。烟草中过表达拟南芥DWF4使得烟草花序高度是野生型的14％(Choe et al.，2001)。