陆地棉糖基转移酶GhUGT85O1及其编码基因和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及基因工程领域，具体涉及陆地棉糖基转移酶GhUGT8501及其编码基因 和应用。
【背景技术】
[0002] 糖基化是一种普遍的植物次生代谢的修饰方式，涉及到激素内稳态的调节，异生 物质的解毒作用，次级产物的合成和贮存等多种过程。植物中这一系列的反应都是由一类 特定的酶一糖基转移酶（GT)-来实现的。GT催化糖分子从活化的供体转移到特定的受体 上，他们的受体是多种多样的，可以是糖类、脂类、蛋白、核酸、抗生素、以及其他小分子。根 据基因产物和序列的特征，GT被分成了 94个不同的大家族，其中多基因家族UGT包含的成 员最多，它与植物的功能最紧密。葡萄中鉴定到超过200个不同的糖甙，这些物质合成时的 高度可塑性使得植物能够及时响应各种环境变化。拟南芥中一共鉴定到了 120个编码UGT 家族蛋白的基因，根据系统发育关系将它们分成了三枝，两个小枝的成员包含了留醇和脂 类GT，第三个大枝则包含了高度保守的PSPG模体。包含PSPG模体的UGT参与活性天然产 物的合成、植物激素的调节、细胞内稳态、以及异源物质的解毒作用等。
[0003] 虽然UGT家族氨基酸C端序列十分保守，包含了PSPG结构域，但是N端序列变异 很大，成员之间的功能也具有差异。拟南芥中的UGT87A2参与了开花时间的调节；在拟南芥 中过表达UGI74D1基因使叶片卷曲；UGI73B3和UGI73B5参与拟南芥对病原胁迫的响应；在 烟草中异位表达拟南芥UGT85A5基因增强了植物的抗盐性；过表达拟南芥中UGI76B1基因 延缓叶片衰老，并且增强了植物的抗逆性。
[0004] 棉花是一种重要的经济作物。随着我国粮棉争地矛盾的日益突出，推广短季棉品 种成为保证粮食安全的重要途径之一。然而，早熟往往伴随着早衰的发生。叶片是进行光 合作用的主要器官，棉花叶片早衰严重影响棉花的产量（10% - 20% )和棉纤维质量。
[0005] 本研宄从陆地棉中分离了一个UGT家族基因，命名为GhUGT8501，对其时空表达模 式的分析表明其在在成熟和衰老叶片中大量表达。构建植物过表达载体，采用农杆菌介导 的花序浸染法转化模式植物拟南芥，转基因拟南芥比非转基因拟南芥提前开花和衰老，使 得转基因植株的生育期比对照缩短。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供陆地棉糖基转移酶GhUGT8501。
[0007] 本发明的再一目的是提供编码上述陆地棉糖基转移酶GhUGT8501的基因。
[0008] 本发明的再一目的是提供上述陆地棉糖基转移酶GhUGT8501的应用。
[0009] 根据本发明的陆地棉糖基转移酶GhUGT8501，其氨基酸序列如SEQIDNo. 1所示：
[0010] MGSLETSKPHIVIVPFPAQGHVNPMMLLAKLLHSRGFFITFVNTEFNHRRLVRSKGPDFVKGLPDFQ FETIPEGLTSSDRNATQDLPVLCDSIRKHCLAPFVDLLAKLNSSPQVPTVTCIISDGLMSFAIKAAEQLGIPEVQ FWTASACSFMGYLHFSELVKRGIIPFQSETFLDEPIDWVPGMSNIRLRDFPSFVRANDPNDILFDYLGSEAQNCL KASAIIFNAFEEFEHEVLDAIAAKFPRIYTVGPLHLVARHLHADPSKSMNPSLWKEDTSCIEffLNEREPNSVVYV NYGSITVMSAKHLKEFAWGLANSKHPFLWIVRPDVVMGDSAILDLEFLKEIKERGLITSWCNQYEVLSHPSVGVF LTHCGWNSTVETISEGVPVVCWPFFADQQTNCRYACTHWGIGMEVDHDVKRENIEFLVKEMMEGEEGKKKKEKAL GffKKKAEEAVEVGGSSYIDFDRFVKEALKHG〇
[0011] 根据本发明的陆地棉糖基转移酶GhUGT8501编码基因，其核苷酸序列如SEQ ID No. 2所示：
[0012] ATGGGTTCACTTGAAACCAGTAAACCCCACATTGTAATCGTCCCATTTCCAGCACAAGGTCATGTTAAC CCCATGATGCTACTTGCTAAGCTCTTACACTCTAGAGGCTTCTTCATAACCTTTGTTAACACTGAGTTCAACCATAG GCGTTTGGTCAGGTCCAAAGGCCCTGACTTTGTTAAAGGTCTGCCTGATTTCCAGTTCGAAACAATTCCGGAAGGGC TGACATCGTCCGATCGAAATGCAACACAGGATCTTCCAGTTCTGTGTGATTCGATACGAAAGCATTGCTTGGCACCA TTCGTAGATCTACTAGCTAAGTTAAACTCCTCGCCCCAAGTGCCCACTGTTACTTGCATAATCTCTGATGGACTTAT GAGCTTTGCTATTAAGGCTGCTGAACAACTTGGCATACCAGAAGTTCAGTTTTGGACTGCCTCAGCATGTAGTTTCA TGGGATATCTTCACTTCAGTGAACTGGTTAAACGAGGCATTATTCCATTCCAAAGTGAAACATTTCTCGATGAACCT ATTGACTGGGTCCCTGGAATGAGTAACATTCGCCTCAGAGATTTTCCAAGCTTCGTCAGAGCCAACGATCCGAATGA CATTTTGTTTGATTATTTAGGATCCGAAGCTCAAAATTGCCTAAAAGCTTCAGCAATAATCTTCAACGCATTTGAAG AGTTCGAACATGAAGTGCTCGACGCCATCGCTGCCAAATTTCCTCGAATTTATACAGTAGGACCACTTCATTTGGTT GCCAGGCACCTACATGCCGATCCCTCCAAGTCAATGAACCCAAGCCTATGGAAGGAAGATACAAGCTGCATTGAATG GCTTAACGAAAGGGAACCCAATTCAGTTGTGTATGTGAACTATGGAAGCATTACTGTCATGTCGGCGAAGCATCTCA AAGAATTTGCATGGGGGTTGGCTAACTCTAAACACCCATTTTTATGGATCGTTAGACCAGATGTCGTGATGGGTGAT TCTGCAATTCTGGATCTAGAGTTCCTGAAGGAGATTAAGGAAAGAGGGCTGATAAcAAGCTGGTGCAACCAATATGA GGTCCTTTCACATCCTTCAGTCGGTGTTTTTTTGACACACTGTGGGTGGAATTCTACCGTGGAAACCATATCAGAAG GTGTGCCAGTAGTTTGTTGGCCATTTTTTGCTGATCAGCAAACCAATTGTCGATATGCTTGCACTCATTGGGGCATT GGCATGGAGGTGGATCATGATGTGAAGCGAGAGAACATAGAGTTTTTAGTTAAGGAAATGATGGAAGGTGAGG AAG GAAAGAAAAAGAAAGAGAAGGCATTGGGATGGAAGAAGAAAGCGGAAGAAGCGGTTGAAGTTGGGGGATCATCTTAT ATTGATTTCGACAGATTTGTTAAGGAAGCTCTCAAACATGGTTAACTGGAAATACTATTGTCAGTGGGAAATTACTT AMTAATGAATGGGGATCATTCAATGTCTCTATTTCTGCTTTTTTTCCTTTGTAAGTGAATGCAGTCGTGTGAGG。
[0013] 本发明从陆地棉中棉所10号中克隆了一个GhUGT8501基因，通过其基因结构的分 析，发现它含有两个外显子和一个内含子。GhUGT8501基因在棉花衰老叶片中上调表达，上 调趋势高达200倍，这说明它对叶片衰老有一定影响。通过对转基因拟南芥的进一步观察， 发现转基因株系的叶绿素含量明显低于野生型对照，并且几个衰老标志基因的表达量在转 基因株系中高于野生型，这说明该基因起到了促进叶片衰老的作用。
[0014] GhUGT8501翻译的蛋白序列全长473个氨基酸。为了研宄GhUGT8501基因是否对 非生物胁迫有响应，对叶片进行了八种处理，即：赤霉素、热、茉莉酸、一氧化氮供体SNP、伤 害、水杨酸、脱落酸、以及PEG。结果表明，在处理后12小时内，该基因对ABA、JA、和PEG有 响应。ABA处理4小时后，GhUGT8501表达量比0小时上调了 4倍，这一趋势一直持续到12 小时。JA处理8小时后，GhUGT8501表达量比0小时上调了 15倍，到12小时回归原始水 平。PEG处理4小时后，GhUGT8501上调了 3倍，8小时后高达40倍，然后这种上调趋势缓 慢降低，到12小时约15倍。对于其他的5种处理方式，在取样的12小时内，该基因的表达 趋势没有明显的变化。此外，L5、L7、L53三个转基因株系的衰老进程较野生型提前，从表型 上看，当转基因株系的叶片大多数黄化，呈现衰老迹象时，野生型拟南芥的大部分叶片的叶 色还呈深绿色。通过对叶绿素含量的测定表明：此时3个转