[发明专利]梨胼胝质合成酶PbrCalS5及其编码基因和应用

说明书

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及梨胼胝质合成酶PbrCalS5及其编码基因和应用；所述胼胝质合成酶PbrCalS5，其为如下a）或b)中的任一种：a）其氨基酸序列如SEQ ID No.2所示；b）将SEQ ID NO.2 的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物合成胼胝质相关的蛋白质。本发明提供的梨胼胝质合成酶PbrCalS5基因，经生物学功能验证具有促进花粉管生长的作用；敲低表达所述的PbrCalS5能够显著降低花粉管细胞壁中胼胝质的含量，抑制花粉管生长；本发明提供的PbrCalS5促进植物花粉管生长，为梨的生产指导工作提供理论依据，有利于降低农业生产成本，提高经济效益。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及梨胼胝质合成酶PbrCalS5及其编码基因和应用。

背景技术

成功的授粉和受精是坐果的基础，精子细胞通过花粉管输送到胚珠是这一过程的关键。在被子植物中，花粉管通过花柱将精子细胞输送到子房，然后花粉管尖端爆裂，将精子细胞释放到胚囊中，从而实现受精(Xie et al.2010)。因此，花粉管生长在果树生产中起着重要作用。

花粉管的生长与许多因素有关，细胞壁的作用有助于保证花粉管的完整性。花粉管细胞壁具有多种功能，控制细胞形状、保护细胞免受机械损伤、抵抗膨胀压力等(Geitmann and Steer 2006)。胼胝质是一种多糖，在植物细胞壁发育的特定阶段在特化细胞中产生，作为植物细胞特殊细胞壁或与细胞壁相关的结构组成部分(Chen and Kim2014)。胼胝质多在植物遭遇胁迫应激时合成，然而在植物生殖生长过程中胼胝质作为一种结构成分沉积在生长的花粉管中(Nishikawa et al.2005)。花粉管细胞壁不同于植物营养细胞的细胞壁组分，胼胝质是花粉管细胞壁的重要组成成分，烟草花粉管中胼胝质的含量达80％以上(Schlüpmann and Read 1994)。CalS是合成胼胝质的关键基因(Stasinopouloset al.1999)，其功能对花粉管生长意义重大。然而，梨中关于CalS调控花粉管生长的研究未见报道。

梨是世界上的大宗果树，面积和产量居于我国水果产业的前三位，其产量关乎农民的经济收益，成功授粉受精是保证梨产量的前提，花粉管正常生长是实现双受精的关键，关乎梨产业发展。花粉管生长是一个复杂的过程，需要众多与细胞壁合成相关的基因参与管壁物质的沉积、重塑。因此，本研究开展关于调控果树花粉管中胼胝质合成的基因克隆及功能研究，研究结果为调控梨生殖生长奠定基础，同时对提高果树经济效益具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供梨胼胝质合成酶PbrCalS5及其编码基因和应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明保护梨胼胝质合成酶PbrCalS5，其为如下a)或b)中的任一种：

a)其氨基酸序列如SEQ ID No.2所示；

b)将SEQ ID NO.2的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物合成胼胝质相关的蛋白质。

第二方面，本发明还保护编码前述的梨胼胝质合成酶PbrCalS5的基因。

作为本申请的优选技术方案，所述基因其为如下1)～2)中的任一种：

1)其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示；

2)与SEQ ID No.1具有80％以上、85％以上、90％以上、95％以上、98％以上或99％以上同源性，且编码合成胼胝质相关蛋白的DNA分子。

本发明还保护扩增前述基因的全长或任一片段的引物对。

优选的，所述的引物对为SEQ ID No.3和SEQ ID No.4。