尿苷二磷酸木糖异构酶及其编码基因与应用的制作方法

专利名称：：尿苷二磷酸木糖异构酶及其编码基因与应用的制作方法
技术领域：
：本发明涉及尿苷二磷酸木糖异构酶及其编码基因与应用。
背景技术：
：棉花纤维是从胚珠外表皮细胞分化而来的单细胞结构。棉花纤维是纺织工业的重要原料，具有重要的经济价值。纤维质量决定其最终的长度与强度。同时，棉纤维细胞也是研究细胞伸长、分化和细胞壁合成等重要生物学现象的理想系统。所以研究纤维伸长有重要的经济价值和理论意义。棉花纤维细胞的发育过程是细胞超常伸长和细胞壁超常加厚的过程。陆地棉长度约为3.0cm左右，陆地棉细胞壁直径为11-22iim，也就是说长宽比为1000-3000。棉花纤维细胞的形成一般可以分为四个相互有重叠的时期纤维起始，细胞伸长(初生壁形成)、次生壁沉积和成熟期。细胞壁是植物区别于动物的主要器官之一。初生细胞壁主要由纤维素、果胶、半纤维素等多糖组成。一些特殊细胞，如棉花纤维、木质部和厚壁组织细胞，会在停止生长之后继续在初生壁内部淀积次生细胞壁，主要有纤维素、半纤维素和少量木质素组成。细胞壁的沉积与改变对植物的生长、发育以及对外界环境的响应都有重要的作用。它最终决定了细胞的大小与形状。植物细胞壁果胶主要由三类多糖混合而成同聚半乳糖醛酸(HGA)、聚鼠李半乳糖醛酸I(RGI)和聚鼠李半乳糖醛酸II(RG11)。同聚半乳糖醛酸是半乳糖醛酸的同聚物。聚鼠李半乳糖醛酸I是重复的鼠李糖和半乳糖醛酸二糖单元组成的异聚体，其中鼠李糖残基还连有阿拉伯聚糖、半乳聚糖和阿拉伯半乳聚糖。聚鼠李半乳糖醛酸II是经过修饰的同聚半乳糖醛酸，是连接结构多样化的多糖，它在细胞壁中的含量很低。植物细胞壁丰富的多糖是由尿苷二磷酸葡萄糖经一系列的转化成各种核苷糖，再经糖基转移酶合成的。阿拉伯糖是组成阿拉伯聚糖的主要糖单元，阿拉伯聚糖是组成果胶多糖和AGP的一部分。尿苷二磷酸阿拉伯糖(UDP-L-Arabinose，UDP-Ara))是合成阿拉伯聚糖的活化前体，UDP-Ara它是由尿苷二磷酸木糖异构酶(UDP-D-xylose4-印imerase，UXE)负责合成的。UDP-Ara是在尿苷二磷酸木糖异构酶(UDP-D-xylose4-印imerase，UXE)的催化下由尿苷二磷酸木糖(UDP-xylose，UDP-Xyl)异构而成的。UXE是一种可逆酶，也可催化由UDP-Xyl到UDP-Ara的转换。2002年，Tokumoto等研究发现，在纤维伸长期，细胞壁基质多糖(主要是果胶与半纤维素)占细胞壁糖总量的30-50%，而到次生壁加厚期，该比重迅速下降到3%。1999年，Chanliaud和Gidley等证实，果胶多糖可以通过参与纤维素的淀积而影响细胞壁的性质。同年，Wen等发现，抑制果胶甲酯酶的表达可以改变豌豆根部细胞的性状，从而使根变短。2003年，Jones等使用阿拉伯聚糖酶水解果胶RGI，使离体鸭跖草叶片气孔的开闭功能失去。2006年，Moore等研究Myrotham皿sflabellifolius(经过数次长期干旱失水依然能遇水复活)的叶子细胞壁结构发现，富含阿拉伯聚糖的细胞壁多糖的存在赋予其多次失水和水化的结构性质。以上研究均表明，果胶多糖对细胞的伸长和细胞壁的灵活性非常重要。
发明内容本发明的目的是提供一种尿苷二磷酸木糖异构酶及其编码基因与应用。本发明所提供的尿苷二磷酸木糖异构酶，是与尿苷二磷酸阿拉伯糖的合成相关的蛋白，该蛋白命名为GhUXEl，是如下a)或b)的蛋白a)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b)在序列表中序列2的氨基酸序列经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸且与尿苷二磷酸阿拉伯糖的合成相关由a)衍生的蛋白质。所述一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加是指不超过10个氨基酸的取代和/或缺失和/或添加。其中，序列表中序列2由413个氨基酸残基组成。为了使a)的GhUXEl蛋白质便于纯化，可在由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。表1.标签的序列<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>上述b)中的GhUXEl蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述b)中的GhUXEl蛋白质的编码基因可通过将序列表中序列1自5'末端第114-1355位所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5'端和/或3'端连上表l所示的标签的编码序列得到。所述蛋白的编码基因也属于本发明的保护范围。所述蛋白的编码基因，是如下1)至4)中任一所述的基因；1)其核苷酸序列是序列表中序列1;2)其编码序列是序列表中序列1自5'末端第114-1355位；3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA片段杂交且编码与尿苷二磷酸阿拉伯糖的合成相关的蛋白的DNA分子；4)与1)或2)的基因具有90%以上的同源性，且编码与尿苷二磷酸阿拉伯糖的合成相关的蛋白的DNA分子。所述步骤4)中的基因，与1)的基因最好有95%以上的同源性。序列表中的序列1由1649个核苷酸组成，自5'末端第114-1355位为编码序列，编码序列表中序列2所示的蛋白。上述严格条件可为在6XSSC，0.5%SDS的溶液中，在68。C下杂交，然后用2XSSC，0.1%SDS和1XSSC，0.1%SDS各洗膜一次。扩增GhUXEl基因全长或任一片段的引物对也属于本发明的保护范围。含有上述GhUXEl基因的重组载体、转基因细胞系和重组菌、扩增所述基因的全长及其任意片段的引物对也属于本发明的保护范围。可用现有的植物表达载体构建含有GhUXEl基因的重组表达载体。所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等，如pCAMBIA3301、pCAMBIA1300、pBI121、pBinl9、pCAMBIA2301、pCAMBIA1301-UbiN或其它衍生植物表达载体。携带有本发明的GhUXEl基因的植物表达载体可通过Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化到植物细胞或组织中。使用GhUXEl基因构建重组植物表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型、组成型、组织特异型或诱导型启动子，如花椰菜花叶病毒(CAMV)35S启动子、泛生素基因Ubiquitin启动子(pUbi)等，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用本发明的基因构建植物表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用植物表达载体进行加工，如加入可在植物中表达可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因(GUS基因、萤光素酶基因等)、具有抗性的抗生素标记物(庆大霉素标记物、卡那霉素标记物等)或是抗化学试剂标记基因(如抗除莠剂基因)等。本发明另一目的在于提供上述蛋白作为尿苷二磷酸木糖异构酶的应用。本发明的又一目的在于提供上述蛋白或任一上述基因在转化尿苷二磷酸木糖(UDP-Xylose)为尿苷二磷酸阿拉伯糖(UDP-Arabinose)中的应用或者在转化UDP-Arabinose为UDP-Xylose中的应用。本发明的另一个目的是提供一种培育高尿苷二磷酸阿拉伯糖含量的转基因植物的方法。本发明所提供的培育高尿苷二磷酸阿拉伯糖含量的转基因植物的方法，是将所述基因导入植物细胞中，得到尿苷二磷酸阿拉伯糖含量提高的转基因植物。其中，所述植物具体可为棉花。本发明的尿苷二磷酸木糖异构酶及其编码基因可用来培育纤维长度增加的棉花。本发明的尿苷二磷酸木糖异构酶编码基因在纤维快速伸长期(开花后10天)表达丰度最高，并且快速伸长的纤维初生细胞壁含有大量的阿拉伯糖，说明GhUXEl是合成果胶多糖中的阿拉伯糖的关键步骤，对纤维伸长非常重要。将本发明的尿苷二磷酸木糖异构酶编码基因导入棉花中，从而使棉花纤维长度增加，提高棉纤维的品质和产量。本发明的尿苷二磷酸木糖异构酶及其编码基因具有重大的经济价值和应用前景。图1为GhUXEl在棉花不同发育时期的表达水平分析。图2为棉纤维和胚珠的初生壁糖成分的气相色谱分析。图3为尿苷二磷酸_阿拉伯糖对纤维伸长的影响。图4为乙烯处理对GhUXEl基因表达水平的影响。图5为GhUXEl蛋白的真核表达。图6为GhUXEl蛋白的酶活性测定。具体实施例方式下述实施例中如无特殊说明所用方法均为常规方法，所用试剂均可从商业途径获得。下述实施例中的百分含量，如无特别说明均为质量百分含量。实施例1、尿苷二磷酸木糖异构酶编码基因的克隆—、GhUXE1基因的克隆选取野生型陆地棉品种徐州142(WT)(中国农业科学院棉花研究所的国家中期棉花种子库)开花后10天的纤维，提取总RNA，总RNA的提取按Promega公司的RNAgentsTotalRNAIsolationSystemkit进行。取5g的总RNA反转录获得cDNA的一链，反应体系如下总RNA10iiL(5iig)、Oligo(dT)(20iimol/L)1.5iiL、10Xbuffer2.5iiL、d證mix(2.5mmol/L)2iiL、灭菌水8iiL。42。C水浴lmin后向反应体系中加入1yL(200U)SuperScriptTMIIRT，轻轻混合，42。C保温50min;70。C水浴15min，终止该反应；获得cDNA的第一链。设计引物进行PCR扩增，引物序列如下Pl:5'CACGTTTTCAATCATCGTGGATTTG3';P2:5'TCAATAAAACTGAGCCTGAGCTGG3'。PCR扩增条件为先94。C3min;然后94。Clmin，60。C45s，72。C2min，30个循环；最后72°C10min。PCR扩增出约1649bp的片段，回收后连接到pGEM-TEasy载体上，构建重组质粒pT-GhUXEl，并转化大肠杆菌DH5a，提取酶切鉴定正确的阳性克隆的质粒进行测序，测序结果表明，克隆得到的cDNA序列如序列表中序列l所示，其编码序列是序列表中序列1自5'末端第114-1355位，编码序列表中序列2所示的蛋白。二、GhUXEl表达水平与纤维伸长的关系选取不同发育时期的野生型陆地棉品种徐州142(WT)和无绒无絮突变体(FL)棉花(中国农业科学院棉花研究所的国家中期棉花种子库)，利用实时定量PCR分析GhUXEl的表达水平。具体步骤如下RNA的提取根据操作手册Micro-TO-MidiTotalRNAPurificationSystem(Invitrogen，USA)从野生型陆地棉品种徐州142开花当天以及开花后3天的胚珠、开花后5、10、15、20和25天的纤维，以及无绒无絮突变体和野生型陆地棉品种徐州142开花后10天的胚珠中分别提取总RNA。cDNA模板的制备以5g的总RNA为模板，用DNA酶I消化基因组DNA，然后根据操作手册用SUPERSCRIPT第一条链合成系统合成cDNA第一条链。实时定量PCR:分别设计GhUBQ7和GhUXEl基因特异引物，选取看家基因棉花泛素(Ubiquitin，UBQ)作为内标，根据DyNAmoTMSYBRGreenQpcrKit(Finnzymes，USA)操作手册进行实时定量PCR分析GhUXEl的表达。GhUBQ7引物5'序列:5，-GAAGGCATTCCACCTGACCAAC-3，；GhUBQ7引物3'序列:5，-CTTGACCTTCTTCTTCTTGTGCTTG-3，GhUXEl引物5'序列:5，AAGATTAGGTGAGGCTCCCAGAC-3，；GhUXEl引物3'序列:5，TTCCAGTGCCAACATTGTAGATTC-3'。反应体系如下成分量(ul)2XMixture103'引德0,35'引物0.3模板03，f豕Isad函z09.1总体私、20反应参数95t:预变性20s，42个循环扩增(每个循环包括94"C变性10s，58t:退火20s，72t:延伸30s)，然后读取78-8(TC采集的荧光数据；最后延伸5min。实时定量PCR结果如图1所示，GhUXEl表达在野生型陆地棉品种徐州142开花后10天的胚珠和无绒无絮突变体开花后10天的胚珠中丰度很低，但是在开花后10天的野生型陆地棉品种徐州142的纤维中丰度最高，这说明GhUXEl在纤维细胞中表达水平显著上调，对纤维的发育可能具有重要作用。图1中，WT-F表示野生型陆地棉品种徐州142的纤维，WT-O表示野生型陆地棉品种徐州142胚珠，FL-0表示无绒无絮突变体胚珠，其后的数字代表开花后的天数。三、棉纤维和胚珠的初生壁醛酸糖成分的气相色谱分析具体步骤如下1.多糖分解分别称取10mg棉纤维和胚珠的细胞壁，加入1.25ml2M的三氟乙酸(TFA)，加入50iU的5mg/ml肌醇作内标，120。C，2h;离心，上清取250yl转入15ml离心管中，40度水浴条件下氮气吹干。2.加入245iil2.6M的氨水，再加700yl2%(质量百分比)的硼氢化钠(用二甲亚砜溶解)，40°C水浴，90min。3.加入175ii1乙酸，中和。4.加入175ii11-甲基咪唑，2.8ml乙酸酐，室温反应15min。5.加入5.6ml水，1ml二氯甲烷(DCM)，萃取糖衍生物(DCM相)。6.DCM相用氮气吹干，用200illDCM重悬，再用1ml水萃取杂质，离心分层。7.10illDCM相用于GC-MS分析，HP-5柱，程序110。C，2min，10°C/min升至200°C，保持5min，10°C/min升至250°C，保持10min，10°C/min升至240°C，保持lOmin;各糖成分先根据标样保留时间进行鉴定，然后再用质谱进行确认。结果如图2所示，经气相色谱_质谱分析，开花10天的纤维和胚珠((WT-F-IO、FL-O-IO和WT-O-IO)的细胞壁中，开花IO天的纤维的细胞壁中的阿拉伯糖含量比胚珠中显著增高。图2中，WT-F表示野生型陆地棉品种徐州142的纤维，WT_0表示野生型陆地棉品种徐州142胚珠，FL-0表示无绒无絮突变体胚珠，其后的数字代表开花后的天数。四、尿苷二磷酸阿拉伯糖(UDP-阿拉伯糖，UDP-Ara)对纤维伸长的影响胚珠培养液的组成见表1。开花后1天的野生型陆地棉品种徐州142胚珠用来进行培养实验。步骤如下1)开花后1天的棉桃采摘下来后，用10%次氯酸钠浸泡10-15分钟，再用胚珠培养液清洗4次；2)用酒精灯烧过的小镊子和手术刀小心将胚珠放入装有胚珠培养液的50ml三角瓶中，并加入5iiM的UDP-阿拉伯糖；3)将装有胚珠的三角瓶放到温箱中暗培养，注意不要晃动三角瓶。以不加UDP-阿拉伯糖作为对照。结果如图3所示，1代表对照，2代表加入5iiM的UDP-阿拉伯糖，说明UDP-阿拉伯糖可以显著促进纤维的伸长。五、乙烯处理对GhUXEl基因表达水平的影响野生型陆地棉品种徐州142胚珠在胚珠培养液中培养，加入0.lyM的乙烯并密封，37度恒温培养。以未加入乙烯在胚珠培养液中培养的胚珠为对照。分别于3、6、12小时收集乙烯处理和对照的胚珠，分别提取总RNA、按照(二)中的方法进行实时定量PCR。结果如图4所示，乙烯处理3小时的GhUXEl基因表达量即增加到未处理组的4倍左右，说明乙烯可显著促进GhUXEl基因的表达。六、GhUXEl的酶活性测定1)酵母表达载体构建。以野生型陆地棉品种徐州142cDNA为模板，用下述引物进行PCR扩增GhUXEl-5，primer:5'-CGGAATTCATGCTAAATTTTGCAAGAGGGAGA_3，；GhUXEl-3'primer:5'-CCGCTCGAGAGAGGCTGCTGCGTATCCATCACG-3'。PCR扩增出1244bp的片段，回收后连接到pGEM-TEasy载体上，构建重组质粒并转化大肠杆菌DH5a，提取酶切鉴定正确的阳性克隆的质粒进行测序，测序结果表明，克隆得到的片段的核苷酸序列如序列表中序列1自5'末端第114-1352位，其编码序列2所示的蛋白。PCR扩增产物插入pYES2-His(Invitrogen)的EcoRI和Xhol位点之间，获得pYES2-GhUXEl-His。2)GhUXEl的诱导表达将pYES2-GhUXEl-His转化入酵母表达菌株PEP4(Invitrogen)中，挑取单克隆，于SC-Ura+2%Glucose培养基(6.70g的YeastNitrogenBase(Becton，DickinsonandCompany))，0.77g的-UraDOSupplement(clontechLaboratories,Inc.)，2%Glucose(葡萄糖，北京化学试剂公司)，(1朋20定容至1000ml)中3(TC培养24小时，然后按1:50的比例转接到50毫升的SC-Ura+2%raffinose培养基(6.70g的YeastNitrogenBase，O.77g的-UraDOSupplement,2%raffinose，ddH20定容至1000ml)中，培养约18小时至006。。达到0.6-0.8时加入2%(质量百分比)的半乳糖，诱导4小时后，收集菌液。重悬于破碎缓冲液(50mMTris(PH7.5)，lOOmMNaCl，lmMEDTA，O.1%TritonX-100，ImMPMSF，lmMDTT)中，玻璃珠破碎菌液后，fC条件下10000g离心30分钟，取上清和沉淀，并以转化空载体的菌株作阴性对照，进行蛋白印记分析(western分析)，然后测定菌液上清中的蛋白浓度。不同蛋白样品用抗His的抗体作western分析，如图5所示，1和2分别代表空载体菌液的沉淀和上清；3和4分别代表转化pYES2-GhUXEl-His的诱导后酵母菌液的沉淀和上清；结果可见在转化pYES2-GhUXEl-His的诱导后酵母菌液的上清中表达了大量GhUXEl融合蛋白。3)活性测定150iiMUDP-Xylose或150iiMUDP-Arabinose(购自乔治亚州立大学碳水化合物石开究中心(CarboSourceServices,UniversityofGeorgia))禾口100微克表达了GhUXEl蛋白的菌液上清，溶于500iiLlOOmM的磷酸钾缓冲液中(pH8.0)，30°C反应60min;加入500iiL氯仿终止反应。用空载体菌液上清作负对照。16，000g离心5min;收集水相。用ZORBAXEclipseXDB-C18柱(0.46X15cm;AgilentTechnologies)分析水相，柱温40。C;进样量30iiL，HPLC程序100%(体积百分比)bufferA(lOOmM磷酸钾缓冲液含8mM四丁基硫酸氢铵，pH6.5)持续5min，27min内梯度增加bufferB[70%(体积百分比)bufferA，30%(体积百分比)甲醇，pH6.5]—直到77%(体积百分比)的bufferB，77%(体积百分比)bufferB持续5min，流速为lmL/min，254nm检测产物。如图6(UDP-Xyl为UDP-Xylose的縮写；UDP-Ara是UDP-Arabinose的縮写)所示，A为HPLC检测UDP-Xylose和表达空载体的粗提菌液的反应产物；B为HPLC检测UDP-GlcA和表达了GhUXEl蛋白的菌液上清的反应产物。可见表达了GhUXEl蛋白的菌液上清可以将UDP-Xylose转化为UDP-Arabinose，空载体菌液则不能完成此转化。C为HPLC检测UDP-Arabinose和表达空载体的粗提菌液的反应产物；D为HPLC检测UDP-Arabinose和表达了GhUXEl蛋白的菌液上清的反应产物，可见表达了GhUXEl蛋白的菌液上清可以将UDP-Arabinose转化为UDP-Xylose，空载体菌液不能完成此转化。从而证明GhUXEl具有尿苷二磷酸木糖异构酶的活性。表l.棉花胚珠组织培养液成分<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>序列表〈110>北京大学〈120〉尿苷二磷酸木糖异构酶及其编码基因与应用〈130〉CGGNARL82107〈160>2〈210>1〈211>1649〈212>DNA〈213〉陆地棉(Gossypiumhirsutum)〈400>1cacgttttcaatcatcgtggatttgccacgaagccatttccaaggaaggctctttgattg60atccttg朋3ttg朋3cate朋ttgtgatcatetcac朋g朋gttttctcca朋tgct朋120attttgc朋g3gggag皿gccagcc朋ggtctectegatccatgccgttgtccgg皿tgg180aatetcctgatccc皿gaggttgtegga皿aatccttetggctgcaaccc240ttacagccttatgcattetcatgctcaagccttcaatectcg皿gtcggt300tctccgaacagteatecatgttctcgteactggtggtgctggctatettg360gttcgcatgctgctttacgacttctgaaggagtcateccgtgteactettgtggac皿tc420tttcacgtgggctgtc皿ggattetttccggagcctggac■agcttcaattcgtttetgctgacttgggggatettttcag540tgacgctgteatgcactttgcagctgttgcatetgttgggg皿3gC3C3C600ttgatcctctcaagtettetcttcaaacaccttggtgatcttegagtc朋660tggctgcacatgatgtteggactttgatetattctagtecatgtgccacatetgg卿gc720gccaatcactg皿ga朋ccccacaggttcc780cteag皿gatggc卿ggatattetcctggattectcteag皿ctcagac840tgatcctaagatecttcaatgtgattggatcagatcctgaagg朋gatteggtgaggctc■ccagacctgagttgcgtgagC3tgg3Cg皿tttcaggtgcttgttttgatgC3gC3Cgtg960gtgttettcctggtcte皿ggtc皿ggg皿C3gactec皿gggacttgra1020tecgtgattetattgatgttactgacctggttgatgctcatgtgadget1080C朋3gCCCggtg皿gtgggaatctecaatgttggcactgg皿gaggtegatragtg皿gg11403gtttgtgga3gcatgteag朋3gCC3Ctggggtgg卿ttetctggccc1200gccgacctggagattetgctg皿gtgtttegtgatccaac1260tcagtttectgatctccagggattgcgtgg13203ggC3C3tCgtgatggatecgcagcagcctctteggtgatggtttcctctctetagtcta1380ctcacagccattttegcaattggcatattgaagacteccccteggtggccccaattttca1440gttgtttatgg郷ggtggg朋皿tggagacttgttcagtacttggcteg15003tetegagag卿g卿gag卿g賜tgag3g卿gtgagtgagcagcte1560tacgtgtetttg皿gagatetegtc皿teateagatgatg1620aagacccagctcaggctcagttttattga1649〈210>2〈211>413〈212>PRT0149]〈213〉陆地棉(Gossypiumhirsutum)0150]〈400>20151]MetLeuAsnPheAlaArgGlyArgSerGinProArgSerThrArgSer0152]1510150153]MetProLeuSerGlyMetGluTyrProAspProLysArgLysSerAsn0154]2025300155]PheValGlyLyslieLeuMetAlaAlaThrLeuThrAlaLeuCyslie0156]3540450157]lieMetLeuLysGinSerProAsnPheAsnThrArgSerArgPheSer0158]5055600159]GluHisGluGluGlyVallieHisValLeuValThrGlyGlyAlaGly0160]657075800161]TyrlieGlySerHisAlaAlaLeuArgLeuLeuLysGluSerTyrArg0162]8590950163]ValThrlieValAspAsnLeuSerArgGlyAsnMetGlyAlaValLys0164]1001051100165]ValLeuGinLysLeuPheProGluProGlyGinLeuGinPheValTyr0166]1151201250167]AlaAspLeuGlyAspLeuLysAlaValAsnLysliePheSerGluAsn0168]1301351400169]AlaPheAspAlaValMetHisPheAlaAlaValAlaTyrValGlyGlu0170]1451501551600171]SerThrLeuAspProLeuLysTyrTyrHisAsnlieThrSerAsnThr0172]1651701750173]LeuVallieLeuGluSerMetAlaAlaHisAspValArgThrLeulie0174]1801851900175]TyrSerSerThrCysAlaThrTyrGlyGluProGluLysMetProlie0176]1952002050177]ThrGluGluThrProGinValProlieAsnProTyrGlyLysAlaLys0178]2102152200179]LysMetAlaGluAsplielieLeuAspTyrSerLysAsnSerAspMet0180]2252302352400181]AlaValMetlieLeuArgTyrPheAsnVallieGlySerAspProGlu0182]2452502550183]GlyArgLeuGlyGluAlaProArgProGluLeuArgGluHisGlyArg0184]2602652700185]lieSerGlyAlaCysPheAspAlaAlaArgGlyVallieProGlyLeu0186]2752802850187]LysValLysGlyThrAspTyrLysThrHisAspGlyThrCyslieArg290295300AspTyrlieAspValThrAspLeuValAspAlaHisValLysAlaLeu305310315320LysLysAlaLysProGlyGluValGlylieTyrAsnValGlyThrGly325330335ArgGlyArgSerValLysGluPheValGluAlaCysLysLysAlaThr340345350GlyValGlulieLysValAspTyrLeuAlaArgArgProGlyAspTyr355360365AlaGluValPheSerAspProThrLyslieArgHisGluLeuAsnTrp370375380ThrAlaGinPheThrAspLeuGinGluSerLeuGinlieAlaTrpGin385390395400TrpGinLysAlaHisArgAspGlyTyrAlaAlaAlaSer405410权利要求一种蛋白质，是如下a)或b)的蛋白a)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b)在序列表中序列2的氨基酸序列经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸且与尿苷二磷酸阿拉伯糖的合成相关由a)衍生的蛋白质。2.权利要求l所述蛋白的编码基因。3.根据权利要求2所述的基因，其特征在于所述基因是如下1)或2)或3)或4)的基因1)其核苷酸序列是序列表中序列1;2)其编码序列是序列表中序列1自5'末端第114-1355位；3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA片段杂交且编码与尿苷二磷酸阿拉伯糖的合成相关的蛋白的DNA分子；4)与l)或2)的基因具有90%以上的同源性，且编码与尿苷二磷酸阿拉伯糖的合成相关的蛋白的DNA分子。4.含有权利要求2或3所述基因的重组表达载体、转基因细胞系或重组菌。5.权利要求1所述的蛋白在作为尿苷二磷酸木糖异构酶的应用。6.权利要求1所述的蛋白或权利要求2或3所述的基因在转化尿苷二磷酸木糖为尿苷二磷酸阿拉伯糖中的应用或者在转化尿苷二磷酸阿拉伯糖为尿苷二磷酸木糖中的应用。7.—种培育高尿苷二磷酸阿拉伯糖含量的转基因植物的方法，是将权利要求2或3所述基因导入植物细胞中，得到尿苷二磷酸阿拉伯糖含量提高的转基因植物。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述植物为棉花。9.扩增权利要求2或3所述基因的全长及其任意片段的引物对。10.权利要求1所述蛋白、权利要求2或3所述基因、权利要求4所述重组表达载体、转基因细胞系或重组菌在培育纤维长度增加的棉花中的应用。全文摘要本发明公开了一种尿苷二磷酸木糖异构酶及其编码基因与应用。尿苷二磷酸木糖异构酶，是如下a)或b)的蛋白a)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b)在序列表中序列2的氨基酸序列经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸且与尿苷二磷酸阿拉伯糖的合成相关由a)衍生的蛋白质。本发明还公开了该蛋白的编码基因。将本发明的尿苷二磷酸木糖异构酶编码基因导入棉花中，从而使棉花纤维长度增加，提高棉纤维的品质和产量。本发明的尿苷二磷酸木糖异构酶及其编码基因具有重大的经济价值和应用前景。文档编号C12N1/00GK101698839SQ200910204298公开日2010年4月28日申请日期2009年10月21日优先权日2008年12月26日发明者宋文强,庞朝友,朱玉贤,王慧,秦咏梅,逄宇,靳翔申请人:北京大学