本發(fā)明屬于功能基因，具體涉及一種調(diào)控楊樹木質(zhì)部發(fā)育的基因及擴(kuò)增方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、木材作為一種重要的可再生能源，不僅可以作為工業(yè)生產(chǎn)的原材料，也可以作為生活中建筑裝飾和日常工具的原材料，是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展不可或缺的綠色環(huán)保材料之一。但隨著木材消耗量的激增，木材供需失衡問題顯得尤為突出。因此大力開發(fā)優(yōu)質(zhì)人工林，培育優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的森林資源來緩解木材供需矛盾意義重大。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新，人工林品質(zhì)改良進(jìn)入分子育種技術(shù)階段，深入了解基因在木材形成中的作用機(jī)制可以為改良和優(yōu)化木材的品質(zhì)和產(chǎn)量提供重要的科學(xué)支持，實(shí)現(xiàn)人工林的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。

2、己糖激酶(hexokinase，hxk)是可以催化己糖磷酸化反應(yīng)的酶。有研究表明，在擬南芥基因組中存在6個hxk家族成員，其中3個成員能夠磷酸化葡萄糖，athxk1和athxk2都是葡萄糖激酶和信號蛋白，而athxl1、athxl2和athxl3可能只有調(diào)節(jié)功能，而athxk3作為質(zhì)體酶，只具有催化功能。有研究發(fā)現(xiàn)，在擬南芥中，分生組織的細(xì)胞分化和枝條分枝受到aba衰老信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和依賴己糖激酶的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的調(diào)節(jié)，其中era1和pld的轉(zhuǎn)錄表達(dá)在兩個信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中都發(fā)揮作用。說明，葡萄糖誘導(dǎo)的eral表達(dá)提示己糖激酶調(diào)節(jié)的糖信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與aba信號轉(zhuǎn)導(dǎo)相互作用共同調(diào)節(jié)分生組織的細(xì)胞分化。研究人員也在擬南芥中發(fā)現(xiàn)，hxk1缺乏和落葉都導(dǎo)致了枝條分枝的減少和生長素的超敏反應(yīng)。此外，缺陷hxk1的植物表現(xiàn)出aba水平下降，進(jìn)一步證明hxk1途徑與生長素、細(xì)胞分裂素和獨(dú)腳金內(nèi)酯相互作用，參與調(diào)控莖的分枝。同時，己糖激酶在逆境脅迫響應(yīng)中也扮演重要的調(diào)控角色。針對茶樹龍井長葉進(jìn)行的研究表明，cshxk1基因表達(dá)受高溫、干旱、低溫及鹽脅迫的誘導(dǎo)，表明其在茶樹響應(yīng)多種非生物脅迫中可能具有重要的調(diào)控作用。cshxk2基因可能受到光照、低溫、病原菌、糖和多種激素等信號的調(diào)控，并在葉、花、種子、根系、腋芽等組織中表達(dá)。

3、目前，雖然人們對擬南芥、水稻和番茄等模式植物hxk基因的結(jié)構(gòu)及其功能有了較為全面的了解，但對楊樹的研究起步較晚。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種調(diào)控楊樹木質(zhì)部發(fā)育的基因及擴(kuò)增方法和應(yīng)用，所述基因可調(diào)控木質(zhì)部發(fā)育，為楊樹木材材性改良起到重要意義。

2、本發(fā)明提供了一種調(diào)控楊樹木質(zhì)部發(fā)育的基因paghxk1/2a，所述基因paghxk1/2a編碼氨基酸序列如seq?id?no.2所示的蛋白質(zhì)。

3、優(yōu)選的，所述基因paghxk1/2a的核苷酸序列如seq?id?no.1所示。

4、本發(fā)明還提供了擴(kuò)增上述基因的引物對，包括核苷酸序列如seq?id?no.3所示的paghxk1/2a上游引物和核苷酸序列如seq?id?no.4所示的paghxk1/2a下游引物。

5、本發(fā)明還提供了擴(kuò)增上述基因paghxk1/2a的方法，包括以下步驟：以銀腺楊‘84k’(p.alba×p.glandulosa)的cdna為模板，利用上述引物對進(jìn)行pcr擴(kuò)增，擴(kuò)增產(chǎn)物為所述基因paghxk1/2a。

6、優(yōu)選的，所述pcr擴(kuò)增的程序，包括：95℃預(yù)變性3分鐘；95℃變性15秒，56～60℃退火30秒，72℃延伸2～5分鐘，循環(huán)35次；72℃延伸5分鐘。

7、本發(fā)明還提供了包含上述基因paghxk1/2a的表達(dá)載體。

8、優(yōu)選的，所述表達(dá)載體的基礎(chǔ)骨架載體包括植物表達(dá)載體pk2gw7。

9、本發(fā)明還提供了上述基因paghxk1/2a或上述表達(dá)載體在改良木材品質(zhì)中的應(yīng)用。

10、本發(fā)明還提供了一種改良木材品質(zhì)的方法，包括過表達(dá)上述基因paghxk1/2a。

11、本發(fā)明還提供了上述基因paghxk1/2a或上述表達(dá)載體在培育樹木新種質(zhì)中的應(yīng)用。

12、有益效果：本發(fā)明提供了一種調(diào)控楊樹木質(zhì)部發(fā)育的基因paghxk1/2a，以銀腺楊‘84k’(p.alba×p.glandulosa)為模板克隆得到。本發(fā)明還基于所述基因構(gòu)建過表達(dá)載體，轉(zhuǎn)化獲得paghxk1/2a轉(zhuǎn)基因過表達(dá)株系aoe-19和aoe-13，相較于非轉(zhuǎn)基因轉(zhuǎn)基因株系的地徑顯著更高，對轉(zhuǎn)基因及銀腺楊‘84k’對照株系進(jìn)行組織橫切，并用甲苯胺藍(lán)染液染色。結(jié)果顯示paghxk1/2a過表達(dá)株系土培植株從第7節(jié)間開始，木質(zhì)部明顯比對照植株變寬，第9節(jié)間和第11節(jié)間更為顯著，過表達(dá)植株木質(zhì)部寬度約為對照植株木質(zhì)部寬度的約3倍，說明paghxk1/2a過表達(dá)促進(jìn)了木質(zhì)部發(fā)育，說明paghxk1/2a可能參與了次生生長，能夠促進(jìn)楊樹木質(zhì)部的發(fā)育，對改良和優(yōu)化木材的品質(zhì)和產(chǎn)量具有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用意義。

技術(shù)特征：

1.一種調(diào)控楊樹木質(zhì)部發(fā)育的基因paghxk1/2a，所述基因paghxk1/2a編碼氨基酸序列如seq?id?no.2所示的蛋白質(zhì)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基因paghxk1/2a，其特征在于，所述基因paghxk1/2a的核苷酸序列如seq?id?no.1所示。

3.擴(kuò)增權(quán)利要求1或2所述基因的引物對，其特征在于，包括核苷酸序列如seq?id?no.3所示的paghxk1/2a上游引物和核苷酸序列如seq?id?no.4所示的paghxk1/2a下游引物。

4.擴(kuò)增權(quán)利要求1或2所述基因paghxk1/2a的方法，其特征在于，包括以下步驟：以銀腺楊‘84k’(p.alba×p.glandulosa)rna反轉(zhuǎn)錄得到的cdna為模板，利用權(quán)利要求3所述引物對進(jìn)行pcr擴(kuò)增，擴(kuò)增產(chǎn)物為所述基因paghxk1/2a。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述方法，其特征在于，所述pcr擴(kuò)增的程序，包括：95℃預(yù)變性3分鐘；95℃變性15秒，56～60℃退火30秒，72℃延伸2～5分鐘，循環(huán)35次；72℃延伸5分鐘。

6.包含權(quán)利要求1或2所述基因paghxk1/2a的重組表達(dá)載體。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述表達(dá)載體，其特征在于，所述表達(dá)載體的基礎(chǔ)骨架載體包括植物表達(dá)載體pk2gw7。

8.權(quán)利要求1或2所述基因paghxk1/2a或權(quán)利要求6或7所述表達(dá)載體在改良木材品質(zhì)中的應(yīng)用。

9.一種改良木材品質(zhì)的方法，其特征在于，包括過表達(dá)權(quán)利要求1或2所述基因paghxk1/2a。

10.權(quán)利要求1或2所述基因paghxk1/2a或權(quán)利要求6或7所述表達(dá)載體在培育樹木種質(zhì)中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種調(diào)控楊樹木質(zhì)部發(fā)育的基因及擴(kuò)增方法和應(yīng)用，屬于功能基因技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述基因PagHXK1/2a，以銀腺楊‘84K’(P.alba×P.glandulosa)RNA反轉(zhuǎn)錄得到的cDNA為模板克隆得到，序列如SEQ?ID?No.1所示。本發(fā)明基于所述基因構(gòu)建過表達(dá)載體，轉(zhuǎn)化獲得PagHXK1/2a轉(zhuǎn)基因過表達(dá)株系，地徑顯著增粗，木質(zhì)部明顯變寬，說明PagHXK1/2a過表達(dá)促進(jìn)了木質(zhì)部發(fā)育，能夠促進(jìn)楊樹木質(zhì)部的發(fā)育，對改良和優(yōu)化木材的品質(zhì)和產(chǎn)量具有現(xiàn)實(shí)的應(yīng)用意義。

技術(shù)研發(fā)人員：江成,饒佳,谷子琪,付欣悅,盧孟柱,張進(jìn)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江農(nóng)林大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/29