[发明专利]一种促进木材形成的基因OreFLA11及其应用

说明书

本发明属于基因工程领域，具体提供了一种促进木材形成的基因OreFLA11，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示，氨基酸序列如SEQ ID No.2所示；在新疆杨中过表达OreFLA11基因，能显著提高新疆杨茎部木质素和木糖含量，增厚木质部厚度和木质部纤维细胞次生壁厚度，增强茎秆的抗拉强度。该基因对于培育结构更加质密，品质更加坚硬的优质木材和抗病虫害，抗风沙的优良树种具有重要的理论及实践意义。

技术领域

本发明属于基因工程领域，特别涉及一种促进木材形成的基因OreFLA11及其应用。

背景技术

木本植物指根和茎因增粗生长形成大量的木质部，而细胞壁也多数木质化的坚固的植物。植物体木质部发达，茎坚硬，多年生。木材是木本植物通过次生生长所形成的木质化组织，是维管形成层近轴向分裂分化产生的次生维管组织的统称，且木材对于人类生活起着很大的支持作用。根据木材不同的性质特征，人们将它们用于不同途径。杨树属于木本植物中的一种，是一种在全球广泛分布的经济树种，具有早期速生、适应性强、分布广、品种多、易杂交、易改良遗传性、易繁殖等特点，因而广泛用于集约栽培。相对于利用常规杂交育种手段，分子技术育种手段，提供了快速、有效的途径。随着近年来遗传学、基因组学和分子生物学技术的发展，杨树成为了一种研究木材形成、多年生植物季节变化规律、生长发育、开花、性别决定以及生物互作的模式植物。而新疆杨(Populus alba var pyramidalis)属于杨树的经典品种，是一种落叶乔木，树型高大，具有生长迅速、适应性强、扦插繁殖容易等特点，用于城市造林，防风固沙和生态修复，是我国北方地区大规模栽培的优良杨树树种，具有极其重要的应用价值(Eckenwalder，1996)。但是，由于新疆杨材质较差，木质疏松，易受病虫害侵扰，而南方空气湿度大，适合各种病虫繁衍生长，导致了新疆杨在南方不易存活，极大的限制了新疆杨的分布范围。同时，新疆杨在北方作为防护林，其防风固沙作用显著，但由于其寿命较短，8-10年需重新更替一次，影响了防风固沙效果。因此，如果能够改良新疆杨及其他部分木本植物的木材品质，提高新疆杨及其他部分木本植物的抗病虫能力，扩大分布范围，延长寿命，增加防护效果，将具有重要的经济价值、社会价值和生态意义。

天目铁木(Ostrya rehderiana)，桦木科Betulaceae，铁木属Ostrya植物，濒危物种，为国家Ⅰ级重点保护野生植物，野生植株仅存5株。天目铁木不仅是我国特有种，而且是该属分布于我国东部的唯一种类，仅分布于浙江西天目山的山麓林缘或林旁。天目铁木木质色浅，纹理清晰，坚硬如铁，刀斧难入，耐水湿，花纹细腻美观，具有广泛的用途，可作为家具、室内装饰及雕刻用材等(赵明水和张华峰，2006)，但野生天目铁木数量极少，濒临灭绝。其主要原因一方面是树种分布区太窄，遭人为破坏后数量急剧下降；另一方面是植株结实率低而种子萌发和成苗立地条件要求苛刻。因此，为了保存物种，扩大种群群体，保护生物基因，促进生物多样性和林业的可持续发展，亦为了天目铁木的优良品质被有效利用，人工种植天目铁木林已成为趋势。

FLAs(Fasciclin-like arabinogalactan proteins)成束类似蛋白阿拉伯半乳聚糖蛋白，属于阿拉伯半乳聚糖蛋白(AGP)。FLA不仅包含1-2个AGP-like糖基化区域，而且包括1-2个成束蛋白结构域。大多数FLAs在N-端含有25个氨基酸残基的信号肽，在C-端含有糖基磷脂酰肌醇膜锚定位点(Zang et al.,2015)。FLA基因家族在多种植物中已被鉴定，如拟南芥，水稻，小麦、新疆杨、毛果杨和桉树。但是，上述物种中的FLAs基因数量相对较少，且植株的性状不佳。