一种纤维素酶及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种纤维素酶及其编码基因与应用。该纤维素酶的氨基酸残基序列如(a)或(b)所示：(a)如SEQ ID No：1所示的氨基酸残基序列；(b)对如SEQ ID No：1所示的氨基酸残基序列经过1个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且对植物角果开裂具有调控作用的氨基酸序列。本发明专利技术所述的纤维素酶基因被突变或被抑制表达后可显著推迟角果的开裂时间，同时降低植物角果的开裂率，从而减少由于环境因素导致相关作物角果提前开裂导致种子减产和造成土地污染的损失，进而保证作物种子的高产出，具有较高的实际应用价值，应用前景广阔。

Cellulase and its coding gene and Application

The invention discloses an cellulase and a coding gene thereof and an application thereof. The amino acid sequence of cellulase (a) or (b) below: (a) amino acid sequence of SEQ ID No:1 shown; (b) amino acid sequence has effects on the amino acid sequence of SEQ ID No:1 shown after 1 or several amino acid residues base substitution and deletion and / or addition of plant and pod dehiscence. A cellulase gene mutation or by the inhibition of expression can significantly delay the cracking time of pod, while reducing the cracking rate of plant pod, thereby reducing the environmental factors related to crop seed production and early pod cracking caused by the loss of land pollution, and ensure the high output of crop seeds, it has high practical the application value and broad application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维素酶及其编码基因与应用
本专利技术属于基因工程
，特别涉及一种纤维素酶及其编码基因与应用。
技术介绍
在植物体的生命过程中，细胞的分离担任着非常重要的角色：从种子萌发，到塑造植物体的形态，从花药开裂传播花粉，到果实开裂种子散发，都跟细胞在微观和宏观程度上“分离”密切相关。许多种类的果实(例如：角果、蒴果、蓇葖果、荚果等)在其发育的后期阶段，都会发生特殊类型的细胞的分化以及一系列与其紧密相关的分子和生化事件，最终使得成熟的果实开裂，并释放出种子，从而有利于扩大后代植株的生长范围，为繁荣种族以及提高植物的适应性提供了条件和保证。果实的开裂伴随着种子的传播，是植物完成生命的延续和种族的繁衍的重要途径。然而，在农业生产上，农作物因气候变化而导致果荚过早开裂往往直接影响作物的收成，造成大量浪费。例如油料作物欧洲油菜的年产量，由于果实开裂而造成的损失平均每年可达20％，在不利的天气条件下损失可达50％(ChildR.D.etal.,1998,Ethylenebiosynthesisinoilseedrapepodsinrelationtopodshatter.JournalofExperimentalBotany49:829–838)。同时，果实开裂也会限制油料作物种子的进一步发育，影响种子的含油量(JenkinsE.etal.,1999,Dehiscence-relatedexpressionofanArabidopsisthalianageneencodingapolygalacturonaseintransgenicplantsofBrassicanapus.Plant,CellandEnvironment22:159-167.)。另外，因果实开裂而散发的种子还会对其他农作物和环境造成污染(SpenceJ.etal.,1996,‘Podshatter’inArabidopsisthaliana,BrassicanapusandB.juncea.JournalofMicroscope181:195-203)。由此可见，研究果实开裂对农业生产有着直接而深远的影响。拟南芥是植物学研究常用的模式植物，与传统油料作物油菜等同科，其果荚发育与开裂与传统油料作物具有相似的结构特点。与传统油料作物相比具有生长周期短(2个月可以完成一次生命周期)，基因已全部测序完毕(基因序列清楚)，各种相关研究资料非常丰富等优势，很多油料作物品种的改良的方法和思路都来源于拟南芥的相关研究。如调控拟南芥果荚开裂的一个转录因子FRUITFUL(FUL)，有研究表明，通过用35S启动子替换编码该转录因子基因的启动子，使该基因异位表达可导致拟南芥的果荚成熟后不开裂(FerrándizC.etal.,2000,RedundantregulationofmeristemidentityandplantarchitecturebyFRUITFULL,APETALA1,andCAULIFLOWER.Development127:725-734)。而后期在欧洲油菜的研究中，科学家通过同源比对的方法获得了欧洲油菜的FUL同源基因，并通过相同的方法使该基因异位表达，从而筛选出欧洲油菜果实不开裂品系(QstergaardL.etal.,2005,Podshatter-resistantBrassicafruitproducedbyectopicexpressionoftheFRUITFULLgene.PlantBiotechnologyJournal4:45-51)。由此可见研究拟南芥的果荚开裂的机理，可为其他植物(特别是油料作物)研究提供有力指导和强大的理论依据。纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶是降解细胞壁的主要的三种酶(PattersonS.,2001,Cuttingloose,AbscissionanddehiscenceinArabidopsis.PlantPhysiology126:494-500；RobertsJ.A.etal.,2000,Cellseparationprocessesinplants:models,mechanismsandmanipulation.AnnalsofBotany86:223-235)。而植物器官的脱落和分离的过程往往伴随着开裂区细胞的细胞壁降解。有研究表明在果荚成熟衰老过程中往往伴随着在开裂区细胞的纤维素酶活性的增强且有十分明显的特异性(MeakinandRoberts，1990,Dehiscenceoffruitinoilseedrape(BrassicanapusL.).I.Anatomyofpoddehiscence.JournalofExperimentalBotany41:1003-1011)；果胶酶伴随的果荚成熟衰老的活性变化虽然不大且无特异性，但是突变编码果胶酶的基因(ADPG1和ADPG2)却导致果荚无法开裂(OgawaM.etal.,2009,RABIDOPSISDEHISCENCEZONEPOLYGALACTURONASE1(ADPG1),ADPG2,andQUARTET2ArePolygalacturonasesRequiredforCellSeparationduringReproductiveDevelopmentinArabidopsis.Plantcell21:216-233)。然而参与果荚开裂的纤维素酶基因和半纤维素酶基因仍然未知，鉴定出拟南芥果荚开裂相关的纤维素酶和半纤维素酶将丰富对果荚开裂过程中细胞壁降解过程的理解，并有机会发现新的影响果实开裂的基因和表型，进而对油菜新品种的选育提供新的研究方向和思路，从而增加油菜的产量。与通过调控转录因子来获得不开裂的油菜品系相比，通过调控下游酶类所获得不开裂品系更有具有生产应用价值，因为转录因子是通过调控多个基因的表达来影响整个果荚开裂区的形成，因而调控转录因子所产生的品系一般都会导致果实完全不裂，在生产上反而会因为增加工作量而增加成本，与开裂带来的减产所造成的损失相比得不偿失。而调控下游细胞壁水解酶所产生的品系只会影响一个基因表达情况，并不会对整个果荚开裂区形成造成巨大的影响，因此一般只会导致果实开裂的推迟和开裂率降低，并不会导致果实完全不裂。这样既可以减少开裂造成的损失，又不会增加生产的成本，因此更具有现实应用意义和前景。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种纤维素酶，该纤维素酶对植物角果开裂具有调控作用。本专利技术的另一目的在于提供所述纤维素酶的编码基因。本专利技术的又一目的在于提供所述纤维素酶的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种纤维素酶，名称为CEL6，来源于拟南芥(Arabidopsisthaliana)，其氨基酸残基序列如(a)或(b)所示：(a)如SEQIDNo：1所示的氨基酸残基序列；(b)对如SEQIDNo：1所示的氨基酸残基序列经过1个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且对植物角果开裂具有调控作用的氨基酸序列。其中，序列表中的SEQIDNo:1由497个氨基酸残基组成，其分子量为55kDa。上述(a)和(b)中的纤维素酶可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维素酶，其特征在于，其氨基酸残基序列如(a)或(b)所示：(a)如SEQ ID No：1所示的氨基酸残基序列；(b)对如SEQ ID No：1所示的氨基酸残基序列经过1个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且对植物角果开裂具有调控作用的氨基酸序列。

【技术特征摘要】
1.一种纤维素酶，其特征在于，其氨基酸残基序列如(a)或(b)所示：(a)如SEQIDNo：1所示的氨基酸残基序列；(b)对如SEQIDNo：1所示的氨基酸残基序列经过1个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且对植物角果开裂具有调控作用的氨基酸序列。2.权利要求1所述的纤维素酶的编码基因。3.根据权利要求2所述的纤维素酶的编码基因，其特征在于，其核苷酸序列如(a)、(b)、(c)或(d)所示：(a)如SEQIDNo：2所示的多核苷酸；(b)编码如SEQIDNo：1所示的氨基酸的多核苷酸；(c)与SEQIDNo：2所示的多核苷酸具有80％以上的同源性且对植物角...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴鸿，何韩军，白玫，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44