[发明专利]利用苹果果糖激酶基因提升植物纤维素含量的方法

说明书

本发明公开了利用苹果果糖激酶基因提升植物纤维素含量的方法，其中包含一种苹果果糖激酶基因MdFRK2，含有苹果果糖激酶基因MdFRK2的重组过量表达载体，含有苹果果糖激酶基因MdFRK2的重组菌，本发明的苹果果糖激酶基因MdFRK2，能够提高纤维素含量，在细胞壁改造和绿色能源开发方面发挥重要的作用。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，涉及一种苹果果糖激酶基因MdFRK2。

本发明还涉及一种含有所述的苹果果糖激酶基因MdFRK2的重组过量表达载体。

本发明还涉及一种利用苹果果糖激酶基因MdFRK2提高植物纤维素含量的方法。

背景技术

细胞壁是植物细胞的重要特征之一。自然界中约有70％的光合产物转化为聚合物积聚在细胞壁中，细胞壁生物质是地球上最丰富的可再生资源(Dominique Loquéet al.,2015)。然而，化石能源的不可再生性已成为人类可持续发展的一大挑战。因此，探索如何将细胞壁生物质转化为可用能源，对人类社会的可持续发展具有重要意义。

细胞壁结构复杂，由纤维素、果胶、半纤维素和木质素等多种多糖组成。其中，纤维素、半纤维素和木质素，它们是获得生物燃料的最丰富的可再生原料来源，即通过预处理、糖化和发酵三个过程转化为酒精等可直接使用的生物燃料(Harris et al.,2009)。纤维素是植物细胞壁的主要成分，它以微纤维的形式存在。微丝是由线性β(1,4)葡聚糖链通过分子间氢键连接而成(Verbancic et al.,2018)。纤维素的合成与位于质膜的纤维素合成酶A复合物(CSCs)有关(McFarlane et al.,2014)。CesA是一种糖基转移酶，属于GT2家族，在拟南芥(Arabidopsis thaliana)或水稻(Oryza sativa)基因组中被分为两类：参与初级细胞壁纤维素合成的和参与次级细胞壁纤维素合成的(Desprez et al.,2007；Persson etal.,2007)。据报道，杨树(Populus tomentosa)中的这两类CesA基因通过形成自己的复合物参与次生壁纤维素的合成(Rubin,2008)。

植物FRK属于pfkB碳水化合物激酶家族(phosphofructokinase B type familyof carbohydratekinase)，分别在柑橘(Lin et al.,2015)、番茄(Stein et al.,2016)和苹果(Yang et al.,2018)等许多植物的组织中分离、鉴定出来。最新研究表明，苹果(Malusdomestica Borkh.)中MdFRK2的表达与Fru的积累呈极显著负相关，并且对果糖是高亲和力，高催化活性(Yang et al.,2018)。然而，杨树中异源表达苹果果糖激酶基因MdFRK2是否有能力改善茎中纤维素生物量尚不明确。因此，本发明旨在利用转基因技术，通过改造植物细胞壁来培育成本低且利用效率高的绿色生物质原料，成为解决能源问题的重要趋势。

发明内容

本发明的目的是提供提升利用苹果果糖激酶基因提升植物纤维素含量的方法。

本发明所采用的第一个技术方案是，一种苹果果糖激酶基因MdFRK2，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示：

SEQ ID NO.1：