[发明专利]梨PbrSTONE基因及其应用

说明书

本发明公开了梨PbrSTONE基因及其应用。一种分离自‘砀山酥梨’具有调控梨果实石细胞发育的PbrSTONE基因，其核苷酸序列为SEQ ID No.1所示，其编码的氨基酸序列为序列表SEQ ID No.2所示。通过在梨果实中瞬时过量表达以及基因沉默技术，证实了PbrSTONE可以改变果实石细胞和木质素的积累过程；过表达PbrSTONE的转基因拟南芥花序茎中，木质素含量及其G型单体显著增加，同时木质化束间纤维细胞层数增多，导管细胞的次生细胞壁显著加厚。由此证明PbrSTONE基因参与调控梨果实石细胞木质素的形成。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，涉及梨PbrSTONE基因及其应用，具体涉及从‘砀山酥梨’中分离、克隆得到一个调控梨果实石细胞发育的PbrSTONE基因。

背景技术

梨是蔷薇科(Rosaceae)桃亚科(Amygdaloideae)梨属(Pyrus L.)的多年生木本植物，是我国第三大果树树种，栽培历史悠久，种植面积广泛(滕元文,2017)。我国作为梨出口大国，近年来梨的栽培面积与产量居世界第一。但是，由于我国的一些传统的主栽品种，例如砀山酥梨，石细胞含量高，果实品质欠佳，市场竞争力弱。石细胞是梨果肉中特有的性状，也是影响果实品质的重要因素。因此，明确石细胞含量差异，解析石细胞形成机制，对改善梨果实品质显得尤为重要。

梨果实石细胞是一类短石细胞，在梨果实发育过程中，多个石细胞聚集为石细胞团(Nii et al.,2008；Zhang et al.,2017)。果肉中石细胞团的大小和数量会影响果实品质，进而影响食用口感和加工质量(Choi et al.,2007；Wu et al.,2013；Brahem et al.,2017；Zhang et al.,2017)。石细胞由薄壁细胞发育而来的厚壁组织细胞，主要包含纤维素和木质素，木质素沉积是致使石细胞细胞壁硬化的重要因素，因此石细胞合成与木质素代谢之间关系密切。石细胞的木质素主要以G-木质素为主，并且含有少量的S-木质素，但不同梨品种的G-木质素和S-木质素含量会有所差异(Cai et al.,2010；Jin et al.,2013)。

木质素是一种多酚聚合物，沉积在维管植物的次生细胞壁中，其不仅为植物维管束提供了机械强度和疏水性，还具有阻止病原菌入侵的作用。在木质素缺陷的拟南芥突变体中，植株表现出细胞壁塌陷和倒伏，这充分体现了木质素在次生壁中的重要性(Zhong etal.,1998；Ruel et al.,2009)。然而，对造纸用的木材来说，木质素是影响纸张质量和造纸工艺的重要因素，需用大量的强酸和碱等化学物质来去除木质素,这不但增加生产成本，还会造成严重的环境污染。鉴于此，科研工作者一直期望通过改变木质素的合成途径来获取木质素含量较少，但不影响其主要功能的的植株(Vanholme et al.,2012；Zhao,2016)。

发明内容

本发明的目的是提供一个调控梨果实石细胞发育的PbrSTONE基因。

本发明的另一目的是提供该基因的应用。

本发明的目的可通过以下技术方案实现：

一种分离自‘砀山酥梨’具有促进石细胞中木质素合成的PbrSTONE基因，其核苷酸序列为SEQ ID No.1所示，包含819bp的开放阅读框；编码272个氨基酸，其编码的氨基酸序列为序列表SEQ ID No.2所示。

含有本发明所述PbrSTONE基因的重组表达载体。

所述的重组表达载体，以pCAMBIA1301为出发载体，所述PbrSTONE基因的插入位点为Xba I和BamH I之间。

含有本发明所述PbrSTONE基因的宿主菌。

克隆本发明所述PbrSTONE基因cDNA序列的引物对，上游引物PbrSTONE-F1序列如SEQID No.3所示，下游引物PbrSTONE-R1序列如SEQ ID No.4所示。