CN114908068A - 梨胼胝质合成酶PbrCalS5及其编码基因和应用 - Google Patents

梨胼胝质合成酶PbrCalS5及其编码基因和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114908068A
CN114908068A CN202210492980.6A CN202210492980A CN114908068A CN 114908068 A CN114908068 A CN 114908068A CN 202210492980 A CN202210492980 A CN 202210492980A CN 114908068 A CN114908068 A CN 114908068A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pbrcals5
leu
gene
pear
val
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210492980.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114908068B (zh
Inventor
吴巨友
曹鹏
汤超
吴潇
王鹏
张绍铃
齐开杰
谢智华
孔佳君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Agricultural University
Original Assignee
Nanjing Agricultural University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Agricultural University filed Critical Nanjing Agricultural University
Priority to CN202210492980.6A priority Critical patent/CN114908068B/zh
Publication of CN114908068A publication Critical patent/CN114908068A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114908068B publication Critical patent/CN114908068B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/10Transferases (2.)
    • C12N9/1048Glycosyltransferases (2.4)
    • C12N9/1051Hexosyltransferases (2.4.1)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8216Methods for controlling, regulating or enhancing expression of transgenes in plant cells
    • C12N15/8218Antisense, co-suppression, viral induced gene silencing [VIGS], post-transcriptional induced gene silencing [PTGS]
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8242Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits
    • C12N15/8243Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits involving biosynthetic or metabolic pathways, i.e. metabolic engineering, e.g. nicotine, caffeine
    • C12N15/8245Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits involving biosynthetic or metabolic pathways, i.e. metabolic engineering, e.g. nicotine, caffeine involving modified carbohydrate or sugar alcohol metabolism, e.g. starch biosynthesis
    • C12N15/8246Non-starch polysaccharides, e.g. cellulose, fructans, levans
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8261Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with agronomic (input) traits, e.g. crop yield
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y204/00Glycosyltransferases (2.4)
    • C12Y204/01Hexosyltransferases (2.4.1)
    • C12Y204/010341,3-Beta-glucan synthase (2.4.1.34)

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)

Abstract

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。

Description

梨胼胝质合成酶PbrCalS5及其编码基因和应用
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。
本发明还保护含有前述基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系、重组菌。
本发明还保护含有前述基因的反义寡核苷酸引物,其引物序列如SEQ ID No.5,所述引物降低胼胝质合成酶PbrCalS5的表达水平。
本发明还保护含有前述基因的正义寡核苷酸引物,其引物序列如SEQ ID No.6,所述引物不能降低胼胝质合成酶PbrCalS5的表达水平。
第三方面,本发明还保护前述胼胝质合成酶PbrCalS5,和/或,前述基因,和/或,前述的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系、重组菌,和/或,前述的反义寡核苷酸引物中的至少一种在调控花粉管生长中的应用。
作为本申请的优选技术方案,所述植物为梨,优选为砀山酥梨。
作为本申请的优选技术方案,所述应用包括以下步骤:
1)提供前述梨胼胝质合成酶PbrCalS5的基因;
2)对所述的梨胼胝质合成酶PbrCalS5的基因设计反义寡核苷酸引物;
3)将所述反义寡核苷酸引物转入花粉管细胞,获得敲低梨胼胝质合成酶基因PbrCalS5表达后的花粉管。
本发明还保护前文所述基因的扩增方法,包括以下步骤:
1)以砀山酥梨花粉管为材料提取总RNA,反转录得到cDNA;
2)以cDNA为模板,进行PCR扩增得到梨胼胝质合成酶基因PbrCalS5;所述扩增特异引物对包括正向引物F1和反向引物R1;所述正向引物F1的序列见SEQ ID No.3;所述反向引物R1的序列见SEQ ID No.4。
本发明还提供一种促进花粉管生长的方法,所述方法包括提高花粉管中所述的合成酶PbrCalS5的含量和/或活性。
优选的,所述提高花粉管中所述的合成酶PbrCalS5的含量和/或活性通过提高花粉管中所述的合成酶PbrCalS5的编码基因的表达量来实现。
本发明还提供一种抑制花粉管生长的方法,所述方法包括降低花粉管中所述的合成酶PbrCalS5的含量和/或活性。
优选的,所述降低花粉管中所述的合成酶PbrCalS5的含量和/或活性通过敲低花粉管中所述的合成酶PbrCalS5的编码基因的表达量来实现。
本发明的有益效果: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。
附图说明
图1为本发明的技术流程图;
图2为本发明实施例1梨胼胝质合成酶PbrCalS5扩增电泳图;
图3为实施例2中梨胼胝质合成酶PbrCalS5在花粉管中高表达模式图;
图4为实施例3中本发明梨胼胝质合成酶PbrCalS5响应花粉管生长机制的表达模式图;
图5为实施例4中本发明梨胼胝质合成酶PbrCalS5亚细胞定位图;
图6为实施例5中敲低胼胝质合成酶PbrCalS5基因鉴定图及表型统计图,其中图6A敲低PbrCalS5基因花粉管的表型图,图6B为检测PbrCalS5基因表达水平图,图6C为花粉管长度统计图;
图7为实施例6中敲低PbrCalS5基因花粉管细胞壁中胼胝质含量统计图,其中图7A为测量花粉管细胞壁胼胝质含量位置示意图,图7B为花粉管细胞壁胼胝质含量统计图。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明,但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料,如无特殊说明,均为自常规生化试剂商店购买得到的。
本发明提供了梨胼胝质合成酶基因PbrCalS5,所述梨胼胝质合成酶基因PbrCalS5的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。在本发明中,所述梨胼胝质合成酶基因PbrCalS5优选的来源于砀山酥梨花粉管,所述梨胼胝质合成酶PbrCalS5基因包含5766bp的开放阅读框。
在本发明中所述梨胼胝质合成酶基因PbrCalS5通过如下方法获得:从砀山酥梨花粉管中提取获得植物总RNA;将所述RNA通过反转录获得cDNA;以所述cDNA为模板,用特异正向引物F1和特异反向引物R1扩增获得所述梨胼胝质合成酶基因PbrCalS5。在本发明中,所述正向引物F1的序列如SEQ ID No.3所示,具体为5’-GAGAACACGGGGGACTCTAGAATGTCAAACCTGGATCCGCC-3’;
所述反向引物R1的序列如SEQ ID No.4所示,具体为5’-GCCCTTGCTCACCATGGATCCGTTTGACTTGTGCTTCTTCCCAC-3’。
在本发明中,所述砀山酥梨花粉管优选采用培养3h的花粉管,所述砀山酥梨的RNA优先采用植物多糖多酚总RNA试剂盒(成都福记,中国)法进行提取,无其他特殊限定。
在本发明中所述反转录采用本领域常规放大,优选的采用赛默飞(Thermo,美国)反转录试剂盒进行,具体方法步骤参照所述试剂盒的说明书。
本发明在获得所述cNDA后,以获得的cDNA为模板,用正向引物F1和反向引物R1扩增获得所述梨胼胝质合成酶PbrCalS5的基因序列。在本发明中所述正向引物F1的序列如SEQ ID No.3所示;所述反向引物R1的序列如SEQ ID No.4所示。在本发明具体实施过程中,所述扩增体系优选为50μL体系,所述扩增体系包括1μg模板DNA,
Figure BDA0003632445470000041
Max Super-Fidelity DNA Polymerase,
Figure BDA0003632445470000042
Max Buffer,10.0μM正向引物和10.0μM的反向引物。本发明中所述的
Figure BDA0003632445470000043
Max Super-Fidelity DNA Polymerase优选的购自Vazyme。本发明中所述扩增反应的程序优选为:95℃预变性3min;35个扩增循环,包括95℃变性15s、58℃退火15s、72℃延伸6min,;循环完成后72℃延伸10min,之后在20℃保温。
本发明在扩增获得所述梨胼胝质合成酶PbrCalS5后,优选的将扩增获得的产物进行1%的琼脂糖凝胶电泳、回收后测序验证获得所述梨胼胝质合成酶PbrCalS5的核苷酸序列(如图2所示)。
本发明还提供了所述的梨胼胝质合成酶基因PbrCalS5编码的蛋白质,所述蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示,所述PbrCalS5编码的蛋白质包括1922个氨基酸。本发明所述的蛋白质定位在细胞膜,属于膜蛋白;该蛋白能够显著促进花粉管细胞壁中胼胝质的合成,从而促进花粉管生长。
本发明提供了所述的梨胼胝质合成酶基因PbrCalS5或所述的蛋白质在促进花粉管生长方面的应用。
在本发明中,所述植物优选为砀山酥梨,包括以下步骤:1)提供所述梨胼胝质合成酶基因PbrCalS5;2)提供所述梨胼胝质合成酶基因PbrCalS5的反义寡核苷酸引物、正义寡核苷酸引物;3)将所述反义寡核苷酸引物和正义寡核苷酸引物分别转入花粉管细胞,分别获得敲低梨胼胝质合成酶基因PbrCalS5表达后的花粉管和未敲低梨胼胝质合成酶基因PbrCalS5表达后的花粉管。在本发明中,所述反义寡核苷酸引物的序列如SEQ ID No.5所示,具体为C*T*C*GTTGTCGAACACC*T*C*A;所述正义寡核苷酸引物的序列如SEQ ID No.6所示,具体为T*G*A*GGTGTTCGACAAC*G*A*G。
在本发明中,所述的花粉培养基优选的为含有Ca(NO3)2 0.55mM,H3BO3 1.60mM,MgSO4 1.60mM,KNO3 1.00mM,蔗糖440.00mM和MES 5.00mM的终浓度,Tris调pH至6.0-6.2。所述花粉培养优选的为120rpm 26℃摇床。
本发明中,在所述获得敲低PbrCalS5表达量的检测验证后,优选的进行花粉管长度统计,见图6。本发明中所述梨花粉管培养采用本领域常规的方法即可。
本发明在获得所述敲低PbrCalS5表达量的花粉管后,优选的对花粉管细胞壁中胼胝质含量进行染色测定和统计,见图7A、图7B。
下面结合具体实施例对本发明提供的梨胼胝质合成酶PbrCalS5及其在促进花粉管生长方面的应用进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
梨PbrCalS5基因全长cDNA的克隆
通过筛选梨全长cNDA文库筛选到一个胼胝质合成酶基因PbrCalS5,根据同源臂重组特点和PbrCalS5基因的序列,用Primer premier 5.0设计引物,以‘砀山酥梨’花粉管cDNA为模板进行PCR扩增全长。详细步骤如下:
研究材料砀山酥梨种植在南京农业大学国家梨工程中心,其苗龄为10年。摘取大蕾期的花苞进行花药分离,在室内对花药进行干燥散粉,在2mL离心管内进行花粉培养3h,观察花粉管生长,使用离心机12000rpm离心3min,吸出上清,离心管及管底样品立即用液氮速冻。参照植物多糖多酚总RNA提取试剂盒的操作手册进行。提取完成后,用1%的琼脂糖凝胶电泳检测提取的RNA的质量,并用NanoDrop 2000分光光度计检测RNA的浓度和质量。
cDNA第一条链的合成参照Thermo Scientific RevertAid First Strand cDNASynthesis Kit的操作手册进行。所得的第一链cDNA用于PbrCalS5基因的扩增。PCR按以下程序完成:95℃预变性3min;35个扩增循环,包括95℃变性15s,58℃退火15s,72℃延伸6min,循环完成后72℃延伸10min,之后在20℃下保温。扩增完成后,经1.5%的琼脂糖凝胶电泳检测到单一目的条带的PCR产物,按照胶回收试剂盒(购自诺唯赞,中国)使用说明提取步骤,回收特异目的条带。
实施例2
砀山酥梨不同组织中梨胼胝质合成酶基因PbrCalS5的qPCR分析
为了分析砀山酥梨PbrCalS5基因对不同组织的响应模式,使用qPCR技术对PbrCalS5基因的表达模式进行分析。根据PbrCalS5基因的编码区序列,按照一般设计引物的原则用Primer primier 5.0软件设计出扩增基因整个编码区的上、下游PCR引物。采用砀山酥梨的根、茎、叶、花粉管、花柱和果实为材料,利用试剂盒提取RNA,cDNA第一条链的合成参照Thermo Scientific RevertAid First Strand cDNA Synthesis Kit的操作手册进行。20μL的反应体系包括:10μL 2×Rapid Taq Master Mix(诺唯赞,中国),5μL灭菌超纯水,1μL cDNA,2μL正向引物,F2:5’-GATGAAGTTGAAGAGAGTGACGCT-3’(SEQ ID No.7),2μL反向引物,R2:5’-GGTTTTCGGGTTTCCCTTCT-3’(SEQ ID No.8)。(以UBQ为内参,序列如下:UBQ-F:5’-CCCTTCACTTGGTTCTCCGT-3’(SEQ ID No.9);UBQ-R:5’-TAATCAGCAAGCGTGCGACC-3’(SEQ ID No.10))。
qPCR的程序如下:95℃预变性3min;95℃变性15s,60℃退火15s,72℃延伸10s,35个循环;72℃延伸5min,25℃保温5min。
以砀山酥梨不同组织为材料,组织定位实验结果表明PbrCalS5基因在茎、叶、花粉管、花柱和果实中均有表达,如图3所示,其中PbrCalS5在花粉管中表达最高。
实施例3
砀山酥梨花粉管生长中梨胼胝质合成酶PbrCalS5基因的qRT-PCR分析
为了分析砀山酥梨中PbrCalS5基因对花粉管生长的响应模式,使用Real-timePCR技术对PbrCalS5基因的表达模式进行分析。根据PbrCalS5基因的编码区序列,按照一般设计引物的原则用Primer primier 5.0软件设计出扩增基因整个编码区的上、下游PCR引物。在花粉培养后的3h、6h、9h和12h分别收集样品。采用试剂盒提取RNA,cDNA第一条链的合成参照Thermo Scientific RevertAid First Strand cDNA Synthesis Kit的操作手册进行。20μL的反应体系包括:10μL SYBR Green,5μL灭菌超纯水,1μL cDNA,2μL正向引物,F2:5’-GATGAAGTTGAAGAGAGTGACGCT-3’(SEQ ID No.7),2μL反向引物,R2:5’-GGTTTTCGGGTTTCCCTTCT-3’(SEQ ID No.8)。(以PbrUBQ为内参,序列如下:PbrUBQ-F:5’-CCCTTCACTTGGTTCTCCGT-3’(SEQ ID No.9);PbrUBQ-R:5’-TAATCAGCAAGCGTGCGACC-3’(SEQID No.10))。
qRT-PCR的程序如下:94℃预变性3min;94℃变性3s,60℃退火10s,72℃延伸30s,50个循环;72℃延伸3min,40℃保温30s。
以不同培养时间的砀山酥梨花粉管为材料,随着时间的增加,PbrCalS5基因的相对表达量逐渐上升,如图4所示,表明PbrCalS5基因参与花粉管生长。
实施例4
梨胼胝质合成酶PbrCalS5蛋白的亚细胞定位
本实施例所用表达载体为p1300-35S:GFP,根据载体图谱及PbrCalS5基因的核苷酸序列,在基因序列前后分别加入载体同源臂序列以及XbaI和BamHI酶切位点。
以砀山酥梨花粉管的cDNA为模板,用加入同源臂序列和酶切位点的引物扩增,所用PCR程序为:95℃预变性3min;95℃变性15s,58℃退火15s,72℃延伸6min,35个循环;72℃延伸10min。酶切位点的引物序列如下所示:
F1:5’-GAGAACACGGGGGACTCTAGAATGTCAAACCTGGATCCGCC-3’(SEQ ID No.3);
R1:5’-GCCCTTGCTCACCATGGATCCGTTTGACTTGTGCTTCTTCCCAC-3’(SEQ ID No.4)。
PbrCalS5基因在3′去除了终止密码子,PCR产物经1%琼脂糖凝胶电泳鉴定后,利用凝胶试剂盒(诺唯赞,中国)回收目的条带,与表达载体进行连接,采用热激法转化到大肠杆菌DH5α中。用基因特异性引物进行PCR检测,呈阳性的菌液进行测序,得到正确的重组目的载体命名为35S-PbrCalS5-GFP。应用热激法将重组载体35S-PbrCalS5-GFP和对照空载35S-GFP分别转入农杆菌GV3101中。
采用烟草叶片瞬时转化法,具体操作方法:
1)将鉴定正确的农杆菌液,在相应抗性(卡那和利福平)的LB液体培养基中进行扩培,28~30℃摇床,200~220rpm,振荡培养过夜;
表1烟草叶片表皮细胞瞬时转化诱导液配制方法
Figure BDA0003632445470000071
2)收集菌液,倒掉上清,根据菌量可多收集,倒扣离心管沥干液体;
3)加入诱导液,重悬菌液,OD600=0.8左右;
4)室温24-26℃,避光,在摇床上进行摇晃诱导3h以上;
5)通过1mL注射器从本生烟草背面注射,暗处理24h后正常培养;
6)2-3天后通过激光共聚焦显微镜观察。
通过将35S-PbrCalS5-GFP和对照空载35S-GFP农杆菌分别注射到烟草的表皮细胞中,通过检测GFP荧光的位置来确定PbrCalS5蛋白定位的定位情况,结果如图5所示,PbrCalS5-GFP在烟草表皮细胞中的瞬时表达,绿色荧光与细胞膜染料FM4-64重叠,且未在细胞其他地方发现绿色荧光。结果表明,PbrCalS5是一个膜定位蛋白。
实施例5
梨胼胝质合成酶PbrCalS5在促进花粉管生长中的应用
为了鉴定花粉管生长是否与敲低PbrCalS5基因表达量有关,将对照系和敲低PbrCalS5基因表达的花粉管在摇床正常培养,摇床温度25~27℃,转速100-120rpm,培养2h后显微镜观察并拍照记录花粉管生长状态。
在正常培养条件下,将PbrCalS5基因敲低的花粉管及对照的花粉管的长度统计,结果如图6所示。其中:图6A为花粉管形态图,图6B是正常培养条件下处理组和对照组中PbrCalS5基因表达量检测。图6C是正常培养条件下花粉管长度统计图。结果表明,正常培养条件下PbrCalS5基因表达量降低后花粉管长度明显比对照组短(图6)
1.细胞转染试剂Lipofectamine 2000介导瞬时转化花粉管步骤如下:
(1)合成反义寡核苷酸引物和正义寡核苷酸引物干粉分别用蒸馏水稀释为1mm/L。根据需求培养适当体积的花粉,水合30-45min后观察,配制转染体系如下,混匀后置于25℃培养箱孵育15min;
表2转染体系方案
Figure BDA0003632445470000081
(2)加入540μL预培养的花粉培养液,25℃120rpm摇床中继续培养2h;
(3)使用NiKON ECLIPSE E100显微镜进行观察并拍照记录(图6A);
(4)12000rpm离心3min,轻倒上清,液氮速冻,-80℃保存样品。
2.PbrCalS5基因相对表达量检测
按照上述方法得到实验样品,采用试剂盒提取RNA(成都福记,中国),cDNA第一条链的合成参照Thermo Scientific RevertAid First Strand cDNA Synthesis Kit的操作手册进行。20μL的反应体系包括:10μL SYBR Green,5μL灭菌超纯水,1μL cDNA,2μL正向引物,F2:5’-GATGAAGTTGAAGAGAGTGACGCT-3’(SEQ ID No.7),2μL反向引物,R2:5’-GGTTTTCGGGTTTCCCTTCT-3’(SEQ ID No.8)。(以PbrUBQ为内参,序列如下:PbrUBQ-F:5’-CCCTTCACTTGGTTCTCCGT-3’(SEQ ID No.9);PbrUBQ-R:5’-TAATCAGCAAGCGTGCGACC-3’(SEQID No.10))。
qRT-PCR的程序如下:94℃预变性3min;94℃变性3s,60℃退火10s,72℃延伸30s,50个循环;72℃延伸3min,40℃保温30s。检测PbrCalS5基因相对表达量,发现PbrCalS5的表达量显著下降(图6B)。
3.梨花粉管长度统计
IPWin32软件统计花粉管的长度,GraphPad Prism 6.01进行绘图(图6C)。
实施例6
敲低PbrCalS5表达抑制花粉管生长功能的检测
在PbrCalS5表达量降低后,梨花粉管的生长受到抑制,表明PbrCalS5具有促进花粉管生长的能力。为了鉴定敲低PbrCalS5基因表达后的花粉管生长是否和胼胝质含量有关,将对照组和实验组进行苯胺蓝染色,观察梨花粉管细胞壁中胼胝质含量,并拍照统计荧光强度值。
在正常培养条件下,将PbrCalS5基因敲低的花粉管及对照的花粉管进行苯胺蓝染色并统计花粉管细胞壁荧光强度,结果如图7所示。其中:图7A为PbrCalS5基因敲低的花粉管及对照的花粉管苯胺蓝染色图,图7B是正常培养条件下PbrCalS5基因敲低的花粉管及对照的花粉管细胞壁染色荧光强度统计图。结果表明,正常生长条件下PbrCalS5基因敲低的花粉管荧光强度明显比对照的荧光强度低,说明PbrCalS5基因敲低后花粉管细胞壁的胼胝质含量显著降低(图7)。
1.0.01%苯胺蓝水溶液染色
(1)处理结束后的花粉管样品采用低转速3000rpm离心3min收集,吸出上清,管中预留100μL左右液体;
(2)加入1×PBS,清洗/离心3次;
(3)加入500μL 4%多聚甲醛室温固定2h以上;
(4)重复(2)步骤;
(5)加入0.01%溶于1×PBS的苯胺蓝溶液中染色,锡箔纸包裹。
2.花粉管细胞壁胼胝质含量检测
使用激光共聚焦显微镜(Zeiss LSM800,德国)观察花粉管细胞壁苯胺蓝染色荧光,ZEN软件进行荧光强度分析统计,GraphPad Prism 6.01进行绘图。
由上述实施例可知,本发明提供的梨胼胝质合成酶基因PbrCalS5,经生物学功能验证具有促进植物花粉管生长的作用,敲低PbrCalS5表达量所述的胼胝质合成酶基因PbrCalS5能够有效的降低植树花粉管细胞壁的胼胝质含量,从而抑制了花粉管生长。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
序列表
<110> 南京农业大学
<120> 梨胼胝质合成酶PbrCalS5及其编码基因和应用
<160> 10
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 5766
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
atgtcaaacc tggatccgcc aggccctagc gggccgcagg ggctgacgag aaggccgtcg 60
aggagcgcag ccaccaccac cttctccact gaggtgttcg acaacgaggt ggtcccttcc 120
gctctcgcct ccatcgctcc catcctccga gtggccaacg agatcgagaa cgagcgtcct 180
cgcgtcgcct atctctgtcg gttctatgcg ttcgagaagg cgcaccgact ggatccgagc 240
tccagcggcc gtggcgtccg ccagttcaag acttcgctcc tccaacgact cgagagggac 300
aatgcatcaa gtctgaattc tcgggttaaa aacacagatg acagagaaat taaaagcttc 360
tatcagcaat attataagca ttatgtcaga gctcttgacc agggcgagca ggctgacaga 420
gcccaactgg gaaaagccta ccgcactgcc ggagtccttt ttgaagtgct ttgcgctgtt 480
aacaagactg agaaagttga tgaagttgct cctgagatta ttgcggctgc taaagatgtc 540
caagaaaaga cagaaattta tgctccctat aacattcttc ctttggattc tgctggtgct 600
acacagtcta tcatgcaact tgaagaggtt aaggctgcag tcggtgcact attgaacact 660
cgtggtttga actggcctac tgcattggag aacagtcaca aagctggcga tctcgacctc 720
cttgattggc tgagggccat gtttggattc cagaaagaca acgtcaggaa ccagagggag 780
catttgatat ccctactcgc aaatcctcat ataaggcttc atcccaaacc cgaacctctt 840
aataagatgg atgatcgagc tgttgataaa gttatgggaa aactttttaa gaactacaaa 900
acgtggtgca aatttttggg aagaaaacat agtttgaggc ttccccaagg tcagcaagaa 960
attcagcaaa ggaagatact gtatatgggc ttatatcttc tcatctgggg tgaagcagcg 1020
aatgtccgct ttatgccaga atgtctgtgc tatatttttc ataatatggc atatgaactc 1080
catggcctgt tggctggaaa tgtcagcatc gttactgggg aaaatataaa gccttcttat 1140
ggtggggatg atgaggcttt tttacggaaa gttataaccc ctttataccg tgtaattgaa 1200
aaggaagcca agaagagcga aaatggaaaa gctcctcaca tagcttggtg caactatgac 1260
gatctcaatg aatatttctg gtcgtctgat tgcttctctc ttggttggcc catgcgtgat 1320
gatggtgatt ttttcaaatc aacgcgtgac ttggtgcagg gaagaaaggg ctctagaaga 1380
aaatctggaa gcacaggaaa atcgtatttt attgaaactc ggacattttg gcacattttt 1440
cgaagttttg acaggttttg gaccttttac atactggctc tacaggctat gctcattgtt 1500
gcttttagag ggatttcacc attggatatt tttcaaaaga atgtcttaag agatctatca 1560
agtattttca tcacagcagc atttcttcgc gtccttcaaa gcattttgga tattgttttg 1620
aacttcccgg gatatcatag gtggaggttc actgatgtgc tgcgaaatat tctcaagata 1680
attgttagtc ttgcatgggc aatcattctt cctctgtttt atgtgcattc attccagaat 1740
gcccctaaac aagttatgga tttactgtca ttccttaaga atatcaatgg tgttcctcct 1800
ttatacctca tggctgttgc agtatatttg ctgccaaatt tattaggagc agttttgttc 1860
cttttcccgc tgctccgacg ttggattgaa aactcagact ggcatatcat taggttcctt 1920
ttgtggtggt cacagccaag aatctatatt gggaggggaa tgcatgaaag tcaatttgcc 1980
cttattaagt acactatttt ttgggtgctg cttttggctt gcaagtttac agttagctat 2040
cttatccaga taaggccgtt ggtgaagcca actagagaca ttatgaacat tcgtcgtgta 2100
gattatcaat ggcatgaatt tttccctaac gctcaaaaca actatggagc agttgtgtca 2160
ctctgggcac cagtagtctt ggtttatttg atggacactc aaatatggta tgctatcttt 2220
cagactttgt atggtggtgt tgttggcgca tttgatcgcc taggagagat tcgaacactg 2280
ggtatgctaa gatcaaggtt ccagtctcta cccggtgcat tcaacacata cctagtgcct 2340
tcagataagt caacaaaaag gggattctct ttctcaaagc gtttcgtgga gattacagca 2400
agcagaagaa gtgaagctgc aaagtttgct cagttgtgga atgaagtgat ctgtagcttc 2460
cgtgaggaag atctcataaa tgacagggag atggatttac tgctagttcc gtattcatca 2520
gatcccagcc tgaagataat tcagtggccg cccttcttgc ttgctagcaa aatcccaata 2580
gcattagata tggcagttca atttaaatcg aaggactccg atctctggaa gcggatatgt 2640
gcggatgaat atatgaaatg tgctgtgatt gaatgttatg aatctttcaa acatatcctt 2700
agtactctgg tagttggaga caatgagaaa aggataattg gcatcatcgt gaaggaaatt 2760
gaaagtaaca tttcaaagaa tacatttctt gtaaatttta gaatgggttc tttgcccact 2820
ctttgcaaga aatttgtaga gcttgtgggg atcttgaaag atggtgacgc attcaagcga 2880
tcttcagtgg tgttgttgct tcaagatatg ctggaagtag tcactcgtga tatgatggtg 2940
aatgagatcc gagagttggt tgaagttggt catagtagca aggacgctgg aaggcaactc 3000
tttgctggaa ctgatgcaaa acctgcaata ttgttccctc ctccagttac agcacagtgg 3060
gaagaacaga tcagacgcct ccatctgctg ctaacagtta aggaatctgc cattgacgta 3120
ccaacaaacc tagaagcacg tagaaggatt gcatttttta caaattcatt gttcatggat 3180
atgcctcgtg ctccccgcgt ccgtaaaatg ctttcattca gcatcatgac gccatactac 3240
agtgaggaga ctctgtattc caaatcggac cttgagatgg aaaatgaaga cggtgtatca 3300
atcatatact acttacagaa gattttcccg gatgaatgga ataacttcat ggagcgactt 3360
aattgtaaaa aggatagtga aatatgggag aatgaagaga acgttttgca gcttcgtcat 3420
tgggtctcct tacgaggaca aacgctctgc aggactgtta gaggaatgat gtattaccga 3480
cgagctctga agcttcaggc ttttcttgac atggccaatg aaaccgagat actagatggc 3540
tacaaagcaa tcacggttcc accagaagaa gaaaagaaaa gccagagatc tctttatgct 3600
caattagaag cagtggctga ccttaaattc acctatgttg ctacctgcca aaactatggc 3660
aatcagaaac gcagtggaga tcgacgcgca acagacatct tgaatctgat ggttaattat 3720
ccttctcttc gggttgcata tatcgatgaa gttgaagaga gtgacgctgc tagtggaaag 3780
gtgcaaaagg tttactattc tgtcttggtc aaagctgttg acaatcatga tcaggaaata 3840
tatcgtataa agttgcctgg ttcggcgaag attggagaag ggaaaccgga aaaccagaac 3900
catgctataa tttttactcg aggagaagct cttcaggcca ttgacatgaa ccaggacaat 3960
tacttagaag aagcatttaa aatgagaaac cttcttgaag aatttaatga ggaccacgga 4020
gtacgtcctc cttcaatttt aggtgttcgt gagcatatct ttactggaag tgtttcttca 4080
ttggcctggt ttatgtcaaa tcaggaaatg agctttgtga ccataggtca aagagttctt 4140
gcaagacctt tgaagatccg cttccactat ggacacccag atgtctttga tagaatcttc 4200
cacattactc gtggtggcat gagcaaggct tcccgtggca tcaatctgag cgaggacatc 4260
tttgctggtt ttaattcaac gttaaggcga gggaatgtta ctcaccatga atacattcaa 4320
gttgggaagg gtagagatgt tgggctcaac caaatctctc tctttgaagc taaagttgct 4380
tgtggtaatg gagagcaaac gcttagcagg gatatctatc gcttagggca ccgttttgac 4440
ttctttcgca tgttgtcctt ctatttttcg acaatagggt tttacatcag cgcaatgttg 4500
gttgtcctta cagtctatgc atacttatac ggcagacttt acttgtcatt aagtggaatg 4560
gaaaagacaa ttgtgaacta tgccgccacc aggggaaata atgttctaca agcagccatg 4620
gcttcccaat ctattttcca attaggtctt ttgacttcct tgcccatgat catggaaatt 4680
ggactagaaa gagggttcag aactgcgtta ggggacatga taattatgca gctgcaacta 4740
gcatccgttt tcttcacctt ctctcttggc accaaagttc attattatgg tcgaactgtg 4800
ctgcacggcg gtgctaaata cagagcaact ggtcgtggct ttgttgtccg gcatgaaaag 4860
tttgccgaga attacaggat gtactcaagg agtcattttg tgaaaggcct tgaacttatg 4920
gtactgctta taatttatca gatatacggt tcagcagtaa ctggtacaat atcatatatc 4980
ttcgtcacat tctccatgtg gttcttagtg gtttcgtggc tgtttgctcc cttcctgttt 5040
aacccttcgg gatttgaatg gcaaaagata gtcgaagatt gggatgattg gacaaaatgg 5100
ataagtagcc atggtggtat tggtgtgcca gcgaccaaga gctgggagtc ttggtgggat 5160
gaggaacagg aacacctgca gcacactggg gttttgggac gattttggga gattgttctt 5220
tctctgcgct tctttctctt ccagtatgga attgtgtacc atctaaatgt ggccaggggt 5280
gataaaagca tcatggttta tggtctgtca tggctggtca ttgtcgctgt gatgatcatc 5340
ctaaaggttg tgtcgttggg aagaaagagg ttcagtgcag atttccagct gatgttcagg 5400
cttctcaagt tgttcctgtt tattgggttt gtcgtcacta ttggaatgct tttcgctttc 5460
ctcagtctta ctgttggtga catctttgtg agcttattgg ccttcttgcc cacgggatgg 5520
gcgctactaa tgatatcaca agcgtgcaag ccattggtga aggcgctagg aatgtgggga 5580
tctgtcaaag ctctagcaag agggtacgag tacgtgatgg ggatcactat acttgcacca 5640
gtagttgttc ttgcatggtt cccatttgtc tcggagttcc agaccaggct gctattcaac 5700
caagctttca gccgagggct tcagatccaa cgtattctta ctggtgggaa gaagcacaag 5760
tcaaac 5766
<210> 2
<211> 1922
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
Met Ser Asn Leu Asp Pro Pro Gly Pro Ser Gly Pro Gln Gly Leu Thr
1 5 10 15
Arg Arg Pro Ser Arg Ser Ala Ala Thr Thr Thr Phe Ser Thr Glu Val
20 25 30
Phe Asp Asn Glu Val Val Pro Ser Ala Leu Ala Ser Ile Ala Pro Ile
35 40 45
Leu Arg Val Ala Asn Glu Ile Glu Asn Glu Arg Pro Arg Val Ala Tyr
50 55 60
Leu Cys Arg Phe Tyr Ala Phe Glu Lys Ala His Arg Leu Asp Pro Ser
65 70 75 80
Ser Ser Gly Arg Gly Val Arg Gln Phe Lys Thr Ser Leu Leu Gln Arg
85 90 95
Leu Glu Arg Asp Asn Ala Ser Ser Leu Asn Ser Arg Val Lys Asn Thr
100 105 110
Asp Asp Arg Glu Ile Lys Ser Phe Tyr Gln Gln Tyr Tyr Lys His Tyr
115 120 125
Val Arg Ala Leu Asp Gln Gly Glu Gln Ala Asp Arg Ala Gln Leu Gly
130 135 140
Lys Ala Tyr Arg Thr Ala Gly Val Leu Phe Glu Val Leu Cys Ala Val
145 150 155 160
Asn Lys Thr Glu Lys Val Asp Glu Val Ala Pro Glu Ile Ile Ala Ala
165 170 175
Ala Lys Asp Val Gln Glu Lys Thr Glu Ile Tyr Ala Pro Tyr Asn Ile
180 185 190
Leu Pro Leu Asp Ser Ala Gly Ala Thr Gln Ser Ile Met Gln Leu Glu
195 200 205
Glu Val Lys Ala Ala Val Gly Ala Leu Leu Asn Thr Arg Gly Leu Asn
210 215 220
Trp Pro Thr Ala Leu Glu Asn Ser His Lys Ala Gly Asp Leu Asp Leu
225 230 235 240
Leu Asp Trp Leu Arg Ala Met Phe Gly Phe Gln Lys Asp Asn Val Arg
245 250 255
Asn Gln Arg Glu His Leu Ile Ser Leu Leu Ala Asn Pro His Ile Arg
260 265 270
Leu His Pro Lys Pro Glu Pro Leu Asn Lys Met Asp Asp Arg Ala Val
275 280 285
Asp Lys Val Met Gly Lys Leu Phe Lys Asn Tyr Lys Thr Trp Cys Lys
290 295 300
Phe Leu Gly Arg Lys His Ser Leu Arg Leu Pro Gln Gly Gln Gln Glu
305 310 315 320
Ile Gln Gln Arg Lys Ile Leu Tyr Met Gly Leu Tyr Leu Leu Ile Trp
325 330 335
Gly Glu Ala Ala Asn Val Arg Phe Met Pro Glu Cys Leu Cys Tyr Ile
340 345 350
Phe His Asn Met Ala Tyr Glu Leu His Gly Leu Leu Ala Gly Asn Val
355 360 365
Ser Ile Val Thr Gly Glu Asn Ile Lys Pro Ser Tyr Gly Gly Asp Asp
370 375 380
Glu Ala Phe Leu Arg Lys Val Ile Thr Pro Leu Tyr Arg Val Ile Glu
385 390 395 400
Lys Glu Ala Lys Lys Ser Glu Asn Gly Lys Ala Pro His Ile Ala Trp
405 410 415
Cys Asn Tyr Asp Asp Leu Asn Glu Tyr Phe Trp Ser Ser Asp Cys Phe
420 425 430
Ser Leu Gly Trp Pro Met Arg Asp Asp Gly Asp Phe Phe Lys Ser Thr
435 440 445
Arg Asp Leu Val Gln Gly Arg Lys Gly Ser Arg Arg Lys Ser Gly Ser
450 455 460
Thr Gly Lys Ser Tyr Phe Ile Glu Thr Arg Thr Phe Trp His Ile Phe
465 470 475 480
Arg Ser Phe Asp Arg Phe Trp Thr Phe Tyr Ile Leu Ala Leu Gln Ala
485 490 495
Met Leu Ile Val Ala Phe Arg Gly Ile Ser Pro Leu Asp Ile Phe Gln
500 505 510
Lys Asn Val Leu Arg Asp Leu Ser Ser Ile Phe Ile Thr Ala Ala Phe
515 520 525
Leu Arg Val Leu Gln Ser Ile Leu Asp Ile Val Leu Asn Phe Pro Gly
530 535 540
Tyr His Arg Trp Arg Phe Thr Asp Val Leu Arg Asn Ile Leu Lys Ile
545 550 555 560
Ile Val Ser Leu Ala Trp Ala Ile Ile Leu Pro Leu Phe Tyr Val His
565 570 575
Ser Phe Gln Asn Ala Pro Lys Gln Val Met Asp Leu Leu Ser Phe Leu
580 585 590
Lys Asn Ile Asn Gly Val Pro Pro Leu Tyr Leu Met Ala Val Ala Val
595 600 605
Tyr Leu Leu Pro Asn Leu Leu Gly Ala Val Leu Phe Leu Phe Pro Leu
610 615 620
Leu Arg Arg Trp Ile Glu Asn Ser Asp Trp His Ile Ile Arg Phe Leu
625 630 635 640
Leu Trp Trp Ser Gln Pro Arg Ile Tyr Ile Gly Arg Gly Met His Glu
645 650 655
Ser Gln Phe Ala Leu Ile Lys Tyr Thr Ile Phe Trp Val Leu Leu Leu
660 665 670
Ala Cys Lys Phe Thr Val Ser Tyr Leu Ile Gln Ile Arg Pro Leu Val
675 680 685
Lys Pro Thr Arg Asp Ile Met Asn Ile Arg Arg Val Asp Tyr Gln Trp
690 695 700
His Glu Phe Phe Pro Asn Ala Gln Asn Asn Tyr Gly Ala Val Val Ser
705 710 715 720
Leu Trp Ala Pro Val Val Leu Val Tyr Leu Met Asp Thr Gln Ile Trp
725 730 735
Tyr Ala Ile Phe Gln Thr Leu Tyr Gly Gly Val Val Gly Ala Phe Asp
740 745 750
Arg Leu Gly Glu Ile Arg Thr Leu Gly Met Leu Arg Ser Arg Phe Gln
755 760 765
Ser Leu Pro Gly Ala Phe Asn Thr Tyr Leu Val Pro Ser Asp Lys Ser
770 775 780
Thr Lys Arg Gly Phe Ser Phe Ser Lys Arg Phe Val Glu Ile Thr Ala
785 790 795 800
Ser Arg Arg Ser Glu Ala Ala Lys Phe Ala Gln Leu Trp Asn Glu Val
805 810 815
Ile Cys Ser Phe Arg Glu Glu Asp Leu Ile Asn Asp Arg Glu Met Asp
820 825 830
Leu Leu Leu Val Pro Tyr Ser Ser Asp Pro Ser Leu Lys Ile Ile Gln
835 840 845
Trp Pro Pro Phe Leu Leu Ala Ser Lys Ile Pro Ile Ala Leu Asp Met
850 855 860
Ala Val Gln Phe Lys Ser Lys Asp Ser Asp Leu Trp Lys Arg Ile Cys
865 870 875 880
Ala Asp Glu Tyr Met Lys Cys Ala Val Ile Glu Cys Tyr Glu Ser Phe
885 890 895
Lys His Ile Leu Ser Thr Leu Val Val Gly Asp Asn Glu Lys Arg Ile
900 905 910
Ile Gly Ile Ile Val Lys Glu Ile Glu Ser Asn Ile Ser Lys Asn Thr
915 920 925
Phe Leu Val Asn Phe Arg Met Gly Ser Leu Pro Thr Leu Cys Lys Lys
930 935 940
Phe Val Glu Leu Val Gly Ile Leu Lys Asp Gly Asp Ala Phe Lys Arg
945 950 955 960
Ser Ser Val Val Leu Leu Leu Gln Asp Met Leu Glu Val Val Thr Arg
965 970 975
Asp Met Met Val Asn Glu Ile Arg Glu Leu Val Glu Val Gly His Ser
980 985 990
Ser Lys Asp Ala Gly Arg Gln Leu Phe Ala Gly Thr Asp Ala Lys Pro
995 1000 1005
Ala Ile Leu Phe Pro Pro Pro Val Thr Ala Gln Trp Glu Glu Gln Ile
1010 1015 1020
Arg Arg Leu His Leu Leu Leu Thr Val Lys Glu Ser Ala Ile Asp Val
1025 1030 1035 1040
Pro Thr Asn Leu Glu Ala Arg Arg Arg Ile Ala Phe Phe Thr Asn Ser
1045 1050 1055
Leu Phe Met Asp Met Pro Arg Ala Pro Arg Val Arg Lys Met Leu Ser
1060 1065 1070
Phe Ser Ile Met Thr Pro Tyr Tyr Ser Glu Glu Thr Leu Tyr Ser Lys
1075 1080 1085
Ser Asp Leu Glu Met Glu Asn Glu Asp Gly Val Ser Ile Ile Tyr Tyr
1090 1095 1100
Leu Gln Lys Ile Phe Pro Asp Glu Trp Asn Asn Phe Met Glu Arg Leu
1105 1110 1115 1120
Asn Cys Lys Lys Asp Ser Glu Ile Trp Glu Asn Glu Glu Asn Val Leu
1125 1130 1135
Gln Leu Arg His Trp Val Ser Leu Arg Gly Gln Thr Leu Cys Arg Thr
1140 1145 1150
Val Arg Gly Met Met Tyr Tyr Arg Arg Ala Leu Lys Leu Gln Ala Phe
1155 1160 1165
Leu Asp Met Ala Asn Glu Thr Glu Ile Leu Asp Gly Tyr Lys Ala Ile
1170 1175 1180
Thr Val Pro Pro Glu Glu Glu Lys Lys Ser Gln Arg Ser Leu Tyr Ala
1185 1190 1195 1200
Gln Leu Glu Ala Val Ala Asp Leu Lys Phe Thr Tyr Val Ala Thr Cys
1205 1210 1215
Gln Asn Tyr Gly Asn Gln Lys Arg Ser Gly Asp Arg Arg Ala Thr Asp
1220 1225 1230
Ile Leu Asn Leu Met Val Asn Tyr Pro Ser Leu Arg Val Ala Tyr Ile
1235 1240 1245
Asp Glu Val Glu Glu Ser Asp Ala Ala Ser Gly Lys Val Gln Lys Val
1250 1255 1260
Tyr Tyr Ser Val Leu Val Lys Ala Val Asp Asn His Asp Gln Glu Ile
1265 1270 1275 1280
Tyr Arg Ile Lys Leu Pro Gly Ser Ala Lys Ile Gly Glu Gly Lys Pro
1285 1290 1295
Glu Asn Gln Asn His Ala Ile Ile Phe Thr Arg Gly Glu Ala Leu Gln
1300 1305 1310
Ala Ile Asp Met Asn Gln Asp Asn Tyr Leu Glu Glu Ala Phe Lys Met
1315 1320 1325
Arg Asn Leu Leu Glu Glu Phe Asn Glu Asp His Gly Val Arg Pro Pro
1330 1335 1340
Ser Ile Leu Gly Val Arg Glu His Ile Phe Thr Gly Ser Val Ser Ser
1345 1350 1355 1360
Leu Ala Trp Phe Met Ser Asn Gln Glu Met Ser Phe Val Thr Ile Gly
1365 1370 1375
Gln Arg Val Leu Ala Arg Pro Leu Lys Ile Arg Phe His Tyr Gly His
1380 1385 1390
Pro Asp Val Phe Asp Arg Ile Phe His Ile Thr Arg Gly Gly Met Ser
1395 1400 1405
Lys Ala Ser Arg Gly Ile Asn Leu Ser Glu Asp Ile Phe Ala Gly Phe
1410 1415 1420
Asn Ser Thr Leu Arg Arg Gly Asn Val Thr His His Glu Tyr Ile Gln
1425 1430 1435 1440
Val Gly Lys Gly Arg Asp Val Gly Leu Asn Gln Ile Ser Leu Phe Glu
1445 1450 1455
Ala Lys Val Ala Cys Gly Asn Gly Glu Gln Thr Leu Ser Arg Asp Ile
1460 1465 1470
Tyr Arg Leu Gly His Arg Phe Asp Phe Phe Arg Met Leu Ser Phe Tyr
1475 1480 1485
Phe Ser Thr Ile Gly Phe Tyr Ile Ser Ala Met Leu Val Val Leu Thr
1490 1495 1500
Val Tyr Ala Tyr Leu Tyr Gly Arg Leu Tyr Leu Ser Leu Ser Gly Met
1505 1510 1515 1520
Glu Lys Thr Ile Val Asn Tyr Ala Ala Thr Arg Gly Asn Asn Val Leu
1525 1530 1535
Gln Ala Ala Met Ala Ser Gln Ser Ile Phe Gln Leu Gly Leu Leu Thr
1540 1545 1550
Ser Leu Pro Met Ile Met Glu Ile Gly Leu Glu Arg Gly Phe Arg Thr
1555 1560 1565
Ala Leu Gly Asp Met Ile Ile Met Gln Leu Gln Leu Ala Ser Val Phe
1570 1575 1580
Phe Thr Phe Ser Leu Gly Thr Lys Val His Tyr Tyr Gly Arg Thr Val
1585 1590 1595 1600
Leu His Gly Gly Ala Lys Tyr Arg Ala Thr Gly Arg Gly Phe Val Val
1605 1610 1615
Arg His Glu Lys Phe Ala Glu Asn Tyr Arg Met Tyr Ser Arg Ser His
1620 1625 1630
Phe Val Lys Gly Leu Glu Leu Met Val Leu Leu Ile Ile Tyr Gln Ile
1635 1640 1645
Tyr Gly Ser Ala Val Thr Gly Thr Ile Ser Tyr Ile Phe Val Thr Phe
1650 1655 1660
Ser Met Trp Phe Leu Val Val Ser Trp Leu Phe Ala Pro Phe Leu Phe
1665 1670 1675 1680
Asn Pro Ser Gly Phe Glu Trp Gln Lys Ile Val Glu Asp Trp Asp Asp
1685 1690 1695
Trp Thr Lys Trp Ile Ser Ser His Gly Gly Ile Gly Val Pro Ala Thr
1700 1705 1710
Lys Ser Trp Glu Ser Trp Trp Asp Glu Glu Gln Glu His Leu Gln His
1715 1720 1725
Thr Gly Val Leu Gly Arg Phe Trp Glu Ile Val Leu Ser Leu Arg Phe
1730 1735 1740
Phe Leu Phe Gln Tyr Gly Ile Val Tyr His Leu Asn Val Ala Arg Gly
1745 1750 1755 1760
Asp Lys Ser Ile Met Val Tyr Gly Leu Ser Trp Leu Val Ile Val Ala
1765 1770 1775
Val Met Ile Ile Leu Lys Val Val Ser Leu Gly Arg Lys Arg Phe Ser
1780 1785 1790
Ala Asp Phe Gln Leu Met Phe Arg Leu Leu Lys Leu Phe Leu Phe Ile
1795 1800 1805
Gly Phe Val Val Thr Ile Gly Met Leu Phe Ala Phe Leu Ser Leu Thr
1810 1815 1820
Val Gly Asp Ile Phe Val Ser Leu Leu Ala Phe Leu Pro Thr Gly Trp
1825 1830 1835 1840
Ala Leu Leu Met Ile Ser Gln Ala Cys Lys Pro Leu Val Lys Ala Leu
1845 1850 1855
Gly Met Trp Gly Ser Val Lys Ala Leu Ala Arg Gly Tyr Glu Tyr Val
1860 1865 1870
Met Gly Ile Thr Ile Leu Ala Pro Val Val Val Leu Ala Trp Phe Pro
1875 1880 1885
Phe Val Ser Glu Phe Gln Thr Arg Leu Leu Phe Asn Gln Ala Phe Ser
1890 1895 1900
Arg Gly Leu Gln Ile Gln Arg Ile Leu Thr Gly Gly Lys Lys His Lys
1905 1910 1915 1920
Ser Asn
<210> 3
<211> 41
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 3
gagaacacgg gggactctag aatgtcaaac ctggatccgc c 41
<210> 4
<211> 44
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 4
gcccttgctc accatggatc cgtttgactt gtgcttcttc ccac 44
<210> 5
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 5
ctcgttgtcg aacacctca 19
<210> 6
<211> 19
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 6
tgaggtgttc gacaacgag 19
<210> 7
<211> 24
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 7
gatgaagttg aagagagtga cgct 24
<210> 8
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 8
ggttttcggg tttcccttct 20
<210> 9
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 9
cccttcactt ggttctccgt 20
<210> 10
<211> 20
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 10
taatcagcaa gcgtgcgacc 20

Claims (10)

1.梨胼胝质合成酶PbrCalS5,其特征在于,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。
2.编码权利要求1所述的梨胼胝质合成酶PbrCalS5的基因。
3.根据权利要求2所述的基因,其特征在于,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。
4. 扩增权利要求2或3所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。
5.含有权利要求2或3所述基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系、重组菌。
6. 含有权利要求2或3所述基因的反义寡核苷酸引物,其特征在于,其引物序列如SEQID No.5。
7. 含有权利要求2或3所述基因的正义寡核苷酸引物,其特征在于,其引物序列如SEQID No.6。
8.权利要求1所述的胼胝质合成酶PbrCalS5,和/或,权利要求2或3所述的基因,和/或权利要求5所述的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系、重组菌,和/或,权利要求6所述的反义寡核苷酸引物中的至少一种在调控花粉管生长中的应用;优选的,所述植物为梨;更优选为砀山酥梨。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,包括以下步骤:
1)提供权利要求2或3所述的梨胼胝质合成酶PbrCalS5的基因;
2)对所述的梨胼胝质合成酶PbrCalS5的基因设计反义寡核苷酸引物;
3)将所述反义寡核苷酸引物转入花粉管细胞,获得敲低梨胼胝质合成酶基因PbrCalS5表达后的花粉管。
10.一种促进/抑制花粉管生长的方法,其特征在于,其为如下A)或B)中的任一种:
A)促进花粉管生长的方法:
所述方法包括提高花粉管中权利要求1所述的合成酶PbrCalS5的含量和/或活性;
优选的,所述提高花粉管中权利要求1所述的合成酶PbrCalS5的含量和/或活性通过提高花粉管中所述的合成酶PbrCalS5的编码基因的表达量来实现;
B)抑制花粉管生长的方法:
所述方法包括降低花粉管中权利要求1所述的合成酶PbrCalS5的含量和/或活性;
优选的,所述降低花粉管中权利要求1所述的合成酶PbrCalS5的含量和/或活性通过敲低花粉管中所述的合成酶PbrCalS5的编码基因的表达量来实现。
CN202210492980.6A 2022-05-07 2022-05-07 梨胼胝质合成酶PbrCalS5及其编码基因和应用 Active CN114908068B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210492980.6A CN114908068B (zh) 2022-05-07 2022-05-07 梨胼胝质合成酶PbrCalS5及其编码基因和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210492980.6A CN114908068B (zh) 2022-05-07 2022-05-07 梨胼胝质合成酶PbrCalS5及其编码基因和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114908068A true CN114908068A (zh) 2022-08-16
CN114908068B CN114908068B (zh) 2023-05-16

Family

ID=82766877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210492980.6A Active CN114908068B (zh) 2022-05-07 2022-05-07 梨胼胝质合成酶PbrCalS5及其编码基因和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114908068B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108822195A (zh) * 2018-06-14 2018-11-16 南京农业大学 砀山酥梨具有促进花粉管生长功能的蛋白、编码基因PbrTTS1及其应用

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108822195A (zh) * 2018-06-14 2018-11-16 南京农业大学 砀山酥梨具有促进花粉管生长功能的蛋白、编码基因PbrTTS1及其应用

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JASON M ABERCROM BIE 等: "Developmental evolution of flowering plant pollen tube cell walls: callose synthase (CalS) gene expression patterns", 《EVODEVO》 *
NCBI: "PREDICTED: Pyrus x bretschneideri callose synthase 5-like (LOC125474638), mRNA", 《GENBANK DATABASE》 *
PENG CAO 等: "PbrCalS5, a callose synthase protein, is involved in pollen tube growth in Pyrus bretschneideri", 《PLANTA》 *
戴明丹 等: "植物胼胝质合成酶基因的鉴定和家族成员扩增方式分析", 《廊坊师范学院学报(自然科学版)》 *
李惠娟 等: "从细菌、酵母及植物多糖合成酶的调控看花粉管胼胝质酶的调控", 《植物学报》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114908068B (zh) 2023-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109797157B (zh) 一种抗非生物逆境转录因子PbrbHLH92及其引物、编码的蛋白和应用
CN107723294B (zh) 一种甘蔗糖转运蛋白ShSWEET2基因及其应用
CN115960190B (zh) 枇杷EjGASA6基因及其编码的蛋白与应用
CN116814680B (zh) 一种调控杨树生长量的油菜素内酯合成基因PtoCYP90D1及其应用
CN113088526B (zh) 热激相关基因ZmHsf11及其在调控植物耐热性中的应用
CN111423500B (zh) SiMYB56蛋白及其编码基因在调控植物耐干旱能力中的应用
CN104693295A (zh) 调控稻类株型的基因及其应用
CN108823220B (zh) 一种苹果中蜡质合成相关基因MdCER1的克隆及其应用
CN108218969B (zh) 甘薯花青素转运相关蛋白IbGSTF4及其编码基因与应用
CN114703199B (zh) 一种植物抗旱性相关的基因TaCML46及应用
CN113604475B (zh) 棉花gh_d03g1517基因在促进抗旱和耐盐中的应用
CN115772212A (zh) 紫花苜蓿叶绿体MsSAP22基因及在提高植物抗旱性中的应用
CN112725355B (zh) 一种促进植物提前开花的火龙果HuNIP6;1基因及其应用
CN114908068B (zh) 梨胼胝质合成酶PbrCalS5及其编码基因和应用
CN114671932A (zh) 提早枇杷开花时间的EjAGL6基因及其编码蛋白与应用
CN115369121A (zh) 一种促进棉花纤维发育的基因GhPAS1及其应用
CN114214333A (zh) 一种调控植物叶表皮毛发育和次生壁厚度的基因及其应用
CN113214371A (zh) 枇杷抗旱相关的EjWRKY17基因及其编码蛋白与应用
CN113061617A (zh) 白菜B型响应调节因子基因BrRR10及其应用
CN105906696A (zh) 一个新的棉纤维发育相关基因GhEIN3的鉴定及应用
CN110835367B (zh) 梨调控开花转录因子PbrSPL15及其应用
CN111363019B (zh) SiMYB56蛋白及其编码基因在调控植物耐低氮性中的应用
CN112481291A (zh) GmSAP16蛋白及其编码基因在调控植物耐逆性中的应用
CN117568289B (zh) 一种抗大豆胞囊线虫病的蛋白质及其编码基因与应用
CN113789327B (zh) 一种铁皮石斛组成型强启动子ProDoWOX1及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant