[发明专利]一种紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了一种紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1及其编码基因与应用，涉及植物基因工程技术领域，所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1包括如氨基酸序列SEQ ID NO：2所示的多肽，所述多肽的变异形式多肽，以及所述蛋白MsPG1的活性片段、活性衍生物，并提供了所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1的编码基因，包括如核苷酸序列SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列，所述核苷酸序列SEQ ID NO：1的简并序列、变异序列，以及能与所述核苷酸序列SEQ ID NO：1杂交的序列。本发明利用基因工程技术实现了MsPG1转基因植株的培育，显著提高了植株的耐铝毒性，为紫花苜蓿耐铝毒新品种的培育和育种工作提供了重要的理论依据，具有很大的应用价值。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，尤其涉及一种紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1及其编码基因与应用。

背景技术

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)是豆科苜蓿属多年生草本植物，在全球都广泛种植。紫花苜蓿生长迅速、绿期较长、繁殖能力强且营养价值高，是重要的饲料作物，在畜牧业生产中发挥着重要作用。随着降雨量的减少、人类活动的频繁、土壤沙化的增加、生态环境急剧恶化，草场植被严重退化，苜蓿产量受到很大影响。畜牧业的不断发展，对苜蓿的产量与品质提出了更高的要求。因此，培育高产优质的苜蓿新品种成为亟待解决的问题。

多聚半乳糖醛酸酶(Polygalacturonase,PG)是一种水解酶,按作用方式分为内切多聚半乳糖醛酸酶(endo-PG，EC3.2.1.15),和外切多聚半乳糖醛酸酶(exo-PG，EC3.2.1.67)。外切多聚半乳糖醛酸酶水解果胶分子的非还原端,产生半乳糖醛酸。但是它们不能作用于果胶分子中的鼠李糖残基和被酯化的糖醛酸。内切多聚半乳糖醛酸酶随机地在不同部位水解切开α(1→4)半乳糖糖苷键,断裂多聚半乳糖醛酸链,将细胞壁中多聚半乳糖醛酸降解为寡聚半乳糖醛酸和半乳糖醛酸。植物多聚半乳糖醛酸酶(PG)参与植物发育的许多阶段过程，包括叶片和花器官的脱落、果实成熟、细胞膨胀、气孔运动等等。在植物中的过表达或敲除PG基因可增加或减少果胶含量，从而影响细胞壁形态和结构。尽管已获得上千个植物PG基因(如拟南芥、水稻、番茄、油菜等)，但对该类酶的功能研究仅限于少数植物中。目前，未有与紫花苜蓿耐铝PG编码基因序列相关报道。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种新的能够有效提高植株抗逆性、尤其是耐铝毒抗性的多聚半乳糖醛酸酶，并实现对植物抗逆性的改良、尤其是紫花苜蓿耐铝毒能力及育种工作的提高。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提供一种新的多聚半乳糖醛酸酶，且具有在非生物胁迫、尤其是铝胁迫中显著上调表达等表达特性，为提高植物抗性、尤其是紫花苜蓿的耐铝毒能力及育种工作提供基础和理论依据。

为实现上述目的，本发明提供了一种紫花苜蓿WL525聚半乳糖醛酸酶MsPG1，所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1为具有如序列SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列的多肽，所述多肽的变异形式多肽，以及所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1的活性片段、活性衍生物。

进一步地，所述变异形式多肽具有与所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1相同功能，包括：同源氨基酸序列多肽、保守性变异体、等位变异体、天然突变体、诱导突变体、能与所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1的相关DNA杂交的DNA所编码的蛋白、利用所述聚半乳糖醛酸酶MsPG1的抗血清获得的多肽或蛋白。

进一步地，所述同源氨基酸序列多肽包括与所述序列SEQ ID NO：2相比存在1～50个氨基酸的缺失、插入和/或取代，以及在C末端和/或N末端添加1～20个氨基酸而形成的多肽。

进一步地，所述保守性变异体具体为与所述序列SEQ ID NO：2相比存在1～10个氨基酸取代而形成的多肽。