[发明专利]一个调控木质素合成的基因及应用

说明书

本发明公开了一种具有负调控植物木质素基因合成的活性的MYB4突变蛋白，所述MYB4突变蛋白基于SEQ ID NO:1所示的序列(野生型MYB4蛋白序列)，其位点T146和T178的核心氨基酸突变为不能被磷酸化的氨基酸残基。本发明还公开了植物纤维细胞特异性表达和导管特异性表达的启动子序列。并且本发明还公开了一种抑制植物木质素的基因合成的方法。使用本发明的方法，可以特异性调控特定类型细胞的木质素含量，从而能够在不影响植物的生长、维持正常的植物生物量的情况下，实现木质素含量的显著降低。

技术领域

本发明涉及植物学领域，具体地，涉及一个调控木质素合成的基因及其应用。

背景技术

植物细胞壁为细胞、组织和整个植物体提供机械支撑的重要结构。细胞壁可分为初生壁和次生壁。

木质素是次生壁中的一类芳香族类聚合物，具有疏水、强化细胞壁强度等特性。植物次生细胞壁中的木质素是伴随着维管植物的出现而存在的。木质素及其单体的化学结构决定了其具有很强的疏水功能。

木质素主要沉积在导管和纤维细胞。导管和纤维细胞在生理功能上具有不同的分工。木质素在导管中的沉积，使导管腔体物理结构强化、增强水分及营养物质运输能力。而水分运输效率是植物正常生长、发育的物质基础。此外，木质素也沉积在纤维细胞中，增强纤维细胞的刚性，是植物直立生长的结构基础。

在造纸工业制浆、生物质能源化利用过程中，由于木质素包裹着纤维素，其疏水特性，降低纤维素的分离及其酶促降解效率。因此需要使用大量的化学试剂去除木质素，于是产生大量的化学废水、造成严重的环境污染。

目前，通过对植物进行基因工程改造以降低木质素的含量，是植物材料绿色开发应用的重要途径。然而，大量的研究表明，降低木质素合成途径中的关键酶或转录调控网路中的关键转录因子，虽然能降低木质素的含量，但同时也会影响植物的正常生长，降低植物生物量。

因此，本领域迫切需要开发一种能够在不影响植物的正常生长的情况下，降低木质素含量的技术体系。

发明内容

本发明的目的就是提供一种能够在不影响植物的正常生长的情况下，降低木质素含量的方法。

在本发明的第一方面，提供了一种MYB4突变蛋白，所述MYB4突变蛋白基于SEQ IDNO:1所示的序列(野生型MYB4蛋白序列)，包括以下位点的核心氨基酸突变为不能被磷酸化的氨基酸残基：T146和T178；

并且，所述MYB4突变蛋白具有负调控植物木质素基因合成的活性。

在另一优选例中，所述不能被磷酸化的氨基酸残基包括：苏氨酸、丝氨酸、和酪氨酸以外的其他氨基酸。

在另一优选例中，所述MYB4突变蛋白来源于野生型MYB4蛋白。

在另一优选例中，所述野生型MYB4蛋白来源于维管植物。

在另一优选例中，所述维管植物包括：被子植物和裸子植物。

在另一优选例中，所述被子植物包括：双子叶植物和单子叶植物。

在另一优选例中，所述单子叶植物包括水稻。

在另一优选例中，所述双子叶植物包括杨树。

在另一优选例中，所述植物为杨树。

在另一优选例中，所述野生型MYB4蛋白包括野生型杨树PdMYB4蛋白。

在另一优选例中，所述MYB4突变蛋白还包括其活性片段、变异形式或衍生蛋白，所述MYB4突变蛋白活性片段、变异形式或衍生蛋白与所述MYB4突变蛋白具有至少85％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％序列同一性，且具有负调控木质素基因合成的活性。