[发明专利]GhPME36基因在调控植物次生壁发育中的应用

说明书

本发明公开了一种PME36基因在调控植物次生壁发育中的应用。所述的基因序列为SEQ ID No.1所示序列，通过实验证明，与野生型拟南芥相比，在植物中过表达PME36基因，可以使植物的细胞发育发生变化，尤其是次生壁发育时期变化明显，本发明为植物的细胞发育提供了一种新的思路，也为植物新材料的选育提供了重要的应用价值。

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体涉及基因GhPME36在调控植物次生壁发育中的应用。

背景技术

次生壁是细胞停止生长后，在初生壁内侧继续积累的细胞壁层。次生壁出现在初生壁之内，一般较厚且坚硬，常出现在起机械支持和输导作用的植物细胞中，如导管，管胞，厚壁细胞、纤维细胞等。棉纤维的主要结构是细胞壁，他的主要成分是纤维素和果胶类物质，果胶作为细胞壁的重要组成成分，其新陈代谢与纤维品质形成关系密切。而果胶甲酯酶是一种重要的果胶酶，广泛存在于植物和一些具有细胞壁降解作用的微生物中，通过产生可羧基基团或是去甲酯化的反应而改变细胞壁的结构，调控细胞壁的生长发育。近年来，人们从生理、生化、代谢等角度对细胞壁的发育进行了系统地研究，由于细胞壁尤其是次生壁发育的复杂性，传统方法对其研究具有局限性，随着分子生物学的发展，利用基因工程手段对细胞壁大于尤其是次生壁发育期开展研究，对植物的生长调控具有重要意义。

棉花是世界上重要的天然纤维作物之一，是纺织工业重要的原材料。随着纺织工业对棉纤维品质的要求愈来愈高，提高棉纤维品质尤其是纤维比强度的改良变得日益重要，已然成为棉花生物学领域的重要研究热点。由于棉花的纤维细胞是由单个细胞发育而来，细胞壁是整个细胞发育的关键，次生壁是纤维发育的关键时期，棉纤维发育的次生壁加厚期与棉纤维的比强度的形成关系密切，纤维比强度是纤维品质的重要指标，因此，对纤维次生壁加厚期的研究对纤维品质的改良具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何调控植物的生长发育，依据是次生壁中的果胶类物质在果胶甲酯酶的作用下发生变化，使细胞壁结构改变，从而影响细胞的生长发育，本发明GhPME36基因转入植物中后，使植物根长增加，抽薹开花时间延迟，叶片变长以及变宽，细胞的次生壁增厚，茎秆增粗，具有抗倒伏能力。

为解决上述技术问题，本发明提供了GhPME36基因在调控植物发育中的应用，所述GhPME36基因为SEQ ID No.1所示序列编码的基因。本发明首先提供了该基因家族的功能和结构进化分析编码该类物质的PME基因家族在调控植物生长发育中的应用，所述蛋白结构类型有两种，分别为为类型Ⅰ：包括21个α-螺旋、4个β-折叠或是25个α-螺旋、6个β-折叠，说明PME蛋白家族在三级结构上的高度保守性，推测PME家族在功能上有高度保守性。

为了说明上述问题，本发明还提供了一种测量总酶活的方法，以观察该酶在植物发育中的作用。

本领域的普通技术人员可采用已知方法，对本发明的基因GhPME36的核苷酸序列进行突变，那些经过人工修饰后得到的具有与本发明基因GhPME36的核苷酸序列75%或是更高同一性的核苷酸，只要编码基因GhPME36且具有基因GhPME36的功能，均是衍生于本发明的核苷酸序列且等同于本发明的序列。

上述应用中，所述植物可视为如下的任一种：

双子叶植物，单子叶植物，禾本科植物，十字花科植物，棉花，陆地棉，海岛棉，亚洲棉，拟南芥，野生型拟南芥Columbia。

上述应用中所述的植物发育为细胞壁发育或次生壁发育。

为解决上述问题，本发明还提供了一种培育转基因植物的方法

本发明所提供的培育转基因植物的方法，包括如下步骤：向受体植物中导入编码基因GhPME36，得到生长发育不同于所述受体植物的转基因植物。

上述方法中，所述“向受体植物中导入基因GhPME36”，可通过向受体植物中导入重组质粒实现。