本发明专利技术涉及植物分子生物学领域，具体涉及一种楸树雌雄蕊发育相关的CabuAG基因及其编码的蛋白质和应用。本发明专利技术提供一种楸树雌雄蕊发育相关的CabuAG蛋白质，1)、由SEQ ID No.2所示氨基酸组成的蛋白质；或2)、在SEQ ID No.2所示的氨基酸序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等活性的由1)衍生的蛋白质。本发明专利技术提供了编码上述蛋白质的基因，及其在改造植物花器官中的应用。本发明专利技术还提供含有CabuAG基因的表达载体。CabuAG的转基因植物与野生型相比表现出花器官特异发育的性状。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于植物分子生物学领域，具体涉及一种楸树雌雄蕊发育相关的CabuAG 基因，其编码的蛋白质和应用。
技术介绍
梓树属（Catalpa)植物在全世界约有13种，主要分布在亚洲东部和美洲。我国主 要分布有6种，均为重要用材和观赏树种，包括：楸树、灰楸、滇楸、梓树、藏楸和黄金树，其 中滇楸是灰楸的变种，黄金树是引入种。从亲缘关系、形态结构和开花结实的特征分析，将 这6种梓树属植物分为2个组，其中楸树、灰楸和滇楸属于楸树组，而梓树、藏楸和黄金树属 于梓树组。 楸树（CatalpabungeiC.A.Mey.)是中国特有的重要用材和观赏树种。其木材具 有许多优良特征，例如树干和木材纹理通直、材质坚韧致密、坚固耐用、抗冲击韧性较高，自 古以来就是我国珍贵用材树种之一。同时，楸树枝干挺拔优美，花色淡红素雅，开花时美丽 壮观，具有较高的观赏价值，因此广泛种植于庭院和胜景名园之中，如故宫、顾和园等游览 胜地到处可见百年以上的楸树苍劲挺拔风姿。 生殖是植物繁衍种群最重要的行为基础，而花是被子植物特有的生殖器官。木本 植物在长期的环境适应和系统进化过程中，通常会产生新的生殖器官并获得新的生殖方 式，从而适应生存环境。通过现代分子生物学技术克隆出调控楸树花器官发育的基因，并通 过转基因手段对基因功能进行验证，从而定向改变植物的花型，产生的植物变异新材料可 应用于观赏和育种。 AGAM0US基因是调控拟南芥雌雄蕊发育的C类MADS-box基因。在花发育过程中， 参与调控花分生组织的形成、雄蕊和雌蕊的发育，并抑制A类MADS-box基因的活性。植物 MADS-box基因是调控花器官发育的关键转录因子，其特点是包含M区、I区、K区和C区。 M区是一个高度保守的MADS结构域，编码58个氨基酸，具有结合DNA和蛋白质二聚体的功 能；I区保守性较低，大约包含30个氨基酸，其功能主要参与蛋白质二聚体的形成；K区的 保守性较高，其保守性仅次于M区，大约包含70个氨基酸，其二级结构是由3个a螺旋组 成的"卷曲-卷曲"结构；C区位于K区的下游，其序列和长度上变化都较大，主要由疏水氨 基酸组成，常包含一些保守的基序，这些基序在蛋白质功能特化、转录激活和复合体形成方 面起着重要作用。 目前，AGAM0US同源基因的研究主要集中在模式植物、主要农作物和重要经济花卉 方面。而楸树作为我国重要用材和观赏树种，尚无有关其AGAM0US同源基因的研究。本发 明首次从楸树花芽中克隆了 1个调控楸树雄蕊和雌蕊发育相关的CabuAG基因，通过半定量 RT-PCR证实了CabuAG基因仅在楸树的雌雄蕊中表达，并利用植物基因工程的手段在植物 体内过量表达，来改变植物的花器官结构，为植物遗传改良提供了很好的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种楸树雌雄蕊发育相关的CabuAG蛋白，由242个氨基酸组 成。 楸树雌雄蕊发育相关的CabuAG蛋白质为，1)由SEQIDNo. 2所示氨基酸组成的蛋 白质；或2)在SEQIDNo. 2所示的氨基酸序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具 有同等活性的由1)衍生的蛋白质。 本专利技术还提供编码上述蛋白质的基因，核苷酸序列如SEQIDNo. 1所示。本专利技术 提供的楸树雌雄蕊发育相关的CabuAG是从楸树花芽中通过RT-PCR分离得到，其cDNA全长 为1225bp，编码序列（CDS)为729bp。 应当理解，本领域技术人员可根据本专利技术公开的氨基酸序列，在不影响其活性的 前提下，取代、缺失和/或增加一个或几个氨基酸，得到所述蛋白质的突变序列。例如，将第 66位的T替换为S，或是将第2至17位（EFKSEQSREMSPQRRN)的氨基酸缺失，或是在第194 位的Q后面增加G。 因此，本专利技术的楸树雌雄蕊发育相关的CabuAG蛋白质还包括SEQIDNo.2所示氨 基酸序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸，具有楸树雌雄蕊发育相关的CabuAG蛋白 质同等活性的由楸树雌雄蕊发育相关的CabuAG蛋白质衍生得到的蛋白质。本专利技术基因包 括编码所述蛋白质的核苷酸序列。此外，应理解，考虑到密码子的简并性以及不同物种密码 子的偏爱性，本领域技术人员可以根据需要使用适合特定物种表达的密码子。 本专利技术还提供含有上述楸树雌雄蕊发育相关的CabuAG基因或其片段的载体，以 及含有该载体的宿主细胞；所述载体为所述楸树雌雄蕊发育相关的CabuAG基因的克隆载 体或各类表达载体；所述载体优选为pBI121-CabuAG。 表达载体pBI121-CabuAG的构建方法，具体步骤如下：将楸树雌雄蕊发育相关的 CabuAG基因构建到pmdl8_T载体上，转入大肠杆菌感受态细胞得到pmdl8_CabuAG重组质 粒，双酶切pmdl8-CabuAG重组质粒和pBI121质粒，连接后，转入大肠杆菌感受态细胞，提取 质粒后，获得表达载体PBI121 -CabuAG。 本专利技术还提供一种楸树雌雄蕊发育相关的CabuAG基因在改造植物花器官中的应 用，通过在植物体内过量表达楸树雌雄蕊发育相关的CabuAG基因，获得特异发育的植物花 器官。 本专利技术从楸树中分离出了CabuAG基因，通过特异性表达定位表明该基因所编码 的蛋白质主要分布在雌蕊和雄蕊中。通过农杆菌介导法将楸树雌雄蕊发育相关的CabuAG 基因转入拟南芥，获得了转基因拟南芥。转基因拟南芥与野生型的区别在于转基因拟南芥 开花时，其萼片上异位生长出柱头和胚珠。【附图说明】 图1是楸树雌雄蕊发育相关的CabuAG基因cDNA全长的核苷酸序列图。 图2是CabuAG基因所编码的蛋白质的氨基酸序列图。 图3是实施例1楸树花芽总RNA的3' -RACE和5' -RACE的电泳照片。其中，a是 3'-RACE的电泳照片，M为DNAmarkerIII，1 为 3'-RACEoutPCR产物，2 为 3'-RACEinner PCR产物；b是 5'-RACE的电泳照片，M为DNAmarkerIII，1 为 5'-RACEoutPCR产物，2 为 5'-RACEinnerPCR产物；c为CabuAG基因CDS的PCR电泳照片，M为DNAmarkerIII，1 为 CabuAG基因CDS的PCR产物。 图4是实施例3楸树CabuAG基因组织特异性表达电泳照片。 图5是实施例4中CabuAG基因酶切片段和pBI121酶切片段电泳照片。其中a是 CabuAG基因酶切片段电泳照片，M是DNAmarkerIII，1为pmdl8-CabuAG基因酶切产物；b 是PBI121酶切片段电泳照片，M是DNAmarkerD15000,1是pBI121酶切产物。 图6是实施例4中pBI121-CabuAG重组质粒的双酶切检测结果。其中M为DNA markerIII，1是pB1121-CabuAG酶切产物。 图7是实施例6转基因拟南芥ag-1突变体的花朵照片。其中，A为拟南芥ag-1突 变体；B和C为转基因拟南芥ag-1突变体。【具体实施方式】 以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在不背离本专利技术精神 和实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本专利技术的范围。 实施例中所涉及的试剂主要包括分子本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种楸树雌雄蕊发育相关的CabuAG蛋白质，其为：1)由SEQ ID No.2所示的氨基酸组成的蛋白质；或2)在SEQ ID No.2所示的氨基酸序列中经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等活性的由1)衍生的蛋白质。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王军辉，景丹龙，夏燕，张守攻，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院林业研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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