[发明专利]一个棉花体细胞胚发生受体类激酶基因及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一个棉花的体细胞胚发生类受体激酶，命名为GhSERK1，及其编码基因序列。本发明还涉及含有该基因的表达载体，以及利用该基因培育的转基因植株。 

背景技术

植物胚胎发育生物学的范畴广义地说包含着花的形成，雌雄配子体的发生，配子的形成，受精与亲和性，以及果实，种子等孢子体形成过程中结构与功能的关系，形态建成的生理与分子基础，以及遗传信息展现的时空顺序等生殖发育的多个方面(唐锡华等，2001)。 

目前，已在植物的花萼、花瓣、花药、花柱和子房等生殖器官的细胞组织中检测到了一些特异蛋白质，这些蛋白质是植物细胞在不同的生殖发育时期特异基因的表达产物，被认为与各个时期细胞的功能或组织的形态建成密切相关。花粉发育是一个复杂交错的过程。在花粉粒释放时许多反应都达到最大量。影响花粉发育的不同阶段的突变体已研究了很多。许多已报道的花粉败育突变体都是由于孢子体突变，比如花药的药室内壁或绒毡层，因为花药中壁细胞和孢子细胞间的互作对于小孢子和花粉粒成熟都起着重要的作用。 

Schmidt等在胡萝卜(Daucus carota)中寻找能够监测悬浮细胞培养体细胞向胚性细胞转变的标记基因时发现的一段cDNA克隆，氨基酸顺序以及激酶体外分析表明，该基因编码一种亮氨酸重复受体类激酶LRR-RLK(Schmidt等，2001)。随后体细胞胚发生相关类受体蛋白激酶(SERK)基因相继地在拟南芥、水稻等多种植物中克隆和表达，并被证实是植物界中广泛存在的结构保守基因家族。SERK基因不仅在胚性组织中表达，还在非胚性组织中表达，参与了植物胚胎发育、雄性发育、病害防御和信号传导等活动。目前研究发现SERK基因的表达参与下列过程：首先，SERK可标记有胚胎发生能力的细胞：无论是DcSERK、AtSERK还是MtSERK，研究表明SERK是胚胎发生细胞的一个很好的标记。与其它标记如单克隆抗体JIM8、JIM13以及同功酶、酯酶等相比，SERK在培养条件下显得具有非常的独特性，能够显示其它标记所不能显示的被标记细胞与细胞成胚能力之间的关系(Schmidt ED，1997；Thomas TL，1993；Jianru Z，2002)。其次，SERK参与油菜素类固醇(brassinosteroid，BR)信号转导(Russinova E等，2004)：BR参与了包括植物生长发育、抵抗逆境等许多生理活动。目前已鉴定BR信号转导的部分组分，如BRI1(BR insensitive 1)、BAK1(BRI1-associated receptor kinase 1)、BIN2(BR-insensitive2)、BES1(BRI1-EMS-suppressor 1protein，即BIN2底物1蛋白)、BZR1(brassinazoleresistant1 protein，即BIN2底物2蛋白)等，各组分的功能和相互之间的关系也已有了解。BAK1是一种SERK蛋白，等同于AtSERK3。遗传和生化实验证明，BAK1/BRI1复合物引发BR信号。AtSERK3(BAK1)的一个作用可能是通过改变质膜与胞内体中BRI1的平衡介导BR信号(Rumyana K等，2006)。第三，SERK参与植物病害防御：LRR-RLKs参与植物抗病反应的报导较多，如Xa21基因参与了水稻抗白叶枯病反应。OsSERK1属于LRR-RLKs之一，不仅能被稻瘟菌侵染诱导表达，还参与了水稻抗稻瘟菌的反应。水稻受稻瘟菌侵染后，OsSERK1被诱导表达，且它的表达量与水稻的抗病性有定性关系(Song WY等，1995；Staskawicz BJ等，1995)。最后，SERK参与孢子体发育：目前，有报导称拟南芥serk1或serk2的单突变体不能引起孢子体发育的任何异常表型，但serk1serk2双突变体导致孢子体发育不完全或雄性不育。serk1serk2双突变体的造孢细胞产生小孢子母细胞只能进行减数分裂到四分体时期，随后母性细胞消失，导致雄性完全不育(Catherine A等，2005)。Tean等观察到serk1serk2双突变体的造孢细胞的外层细胞只能发育成3层细胞，缺乏野生型的绒毡层细胞，使孢子体不能正常发育成成熟的花粉粒，这与ems1/exs和tpd1突变体表型相似。serk1serk2双突变体的不育性可通过用野生型花粉粒恢复，且产生的种子可以正常发育。然而目前尚未见SERK基因在重要经济作物棉花中的报道。 

发明内容

本发明的一个目的是提供棉花GhSERK1基因的基因组序列，全长cDNA序列与氨基酸序列，它们分别为序列表中SEQ ID NO：1、2、3所示。