[发明专利]苜蓿木葡聚糖转葡糖苷酶(MtXET)及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，更具体地，涉及一种苜蓿木葡聚糖转 葡糖苷酶MtXET及其编码基因与应用，特别是可以将该基因用于调节植 物的根系发生发展，由此调节提高植物的抗旱和抗寒能力。本发明的苜蓿 木葡聚糖转葡糖苷酶及其编码基因在培育根系更加发达的植物品种中具 有重要意义。

背景技术

根系发生发展的一个现象就是产生细胞壁重建，促进植物的细胞分裂、 器官分化、生长发育等生命过程的进行。细胞的形状、大小，乃至功能都 与细胞壁的形态建成和结构有关。植物细胞的初生壁具有韧性的动态结 构，主要由纤维素、半纤维素、木质素和结构蛋白组成，其中纤维素微纤 丝是细胞壁的主要承载结构。木葡聚糖转葡糖苷酶(XET)是一个新发现的 细胞壁代谢酶。其功能是将构成细胞壁微纤丝木葡聚糖的β-1，4糖苷键切 断，并将切下的寡聚糖分子转移并重接到同类分子末端，这种功能又被称 为切链转移作用。因此XET一经发现在细胞分化、扩展和细胞特化等多 方面受到重视，有人甚至认为它可能是植物生长机制中的核心酶。XET还 在细胞伸长过程中扮演重要的角色，研究表明，在细胞快速伸长期伴有 XET基因的表达，且XET的活性与细胞、组织的伸长呈正相关。XET促 进细胞伸长是通过改变细胞壁网络结构引起细胞壁松弛来实现的，在此过 程中，木葡聚糖既是供体又是受体。首先，XET内分解木葡聚糖多聚体， 使纤维素微纤丝分离，改变木葡聚糖/微纤丝网络结构，导致细胞壁松弛和 细胞扩展；随后XET将新形成的还原末端，连接到其它含非还原末端的 木葡聚糖多聚体上，使细胞壁恢复其稳定结构。这样，既使细胞壁松弛引 起细胞伸长，同时又保持细胞壁的稳定结构和完整性。近来的研究还认为 XET在次生壁沉积的早期阶段起作用，可能是加强初生和次生壁之间的衔 接。

苜蓿(Medicago truncatula)是极耐寒和耐旱的牧草之一，具有较发达的 根系，该植物的木葡聚糖转葡糖苷酶MtXET基因的克隆对培育根系更加 发达的植物新品种具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供苜蓿的一种木葡聚糖转葡糖苷酶(MtXET)及其 编码基因，该基因在植物根系发生发展中具有调控作用。

本发明提供的1个苜蓿木葡聚糖转葡糖苷酶MtXET，它具有序列表中 SEQ ID NO.2的氨基酸序列或将SEQ ID NO.2的氨基酸序列经过一个或 几个氨基酸的取代、缺失或添加且具有与SEQ ID NO.2的氨基酸序列相 同活性的由SEQ ID NO.2衍生的蛋白质。

序列表中SEQ ID NO.2的苜蓿MtXET由292个氨基酸组成。

苜蓿木葡聚糖转葡糖苷酶MtXET的编码基因，是下列核苷酸序列之 一：

1)SEQ ID NO.1的DNA序列：

2)与SEQ ID NO.1限定的DNA序列具有90％以上同源性，且编码相 同功能蛋白质的DNA序列。

SEQ ID NO.1编码苜蓿木葡聚糖转葡糖苷酶MtXET的基因由910个 碱基组成。该基因的读码框为自5’端第27到第908位碱基。

本发明所提供的苜蓿木葡聚糖转葡糖苷酶MtXET主要在胚根和肉质 根中表达。其编码基因都含有高度保守的糖基水解酶16族(glycosyl hydrolase family 16，GH16)和一个氨基酸的C-末端结构域序列，与拟南芥 EXGT-A4(内转糖基化酶)的同源性达80％，代表了苜蓿中的一种内转糖基 化酶家族。