尿苷二磷酸木糖異構酶及其編碼基因與應用的製作方法

2023-05-10 09:44:36 1

專利名稱：：尿苷二磷酸木糖異構酶及其編碼基因與應用的製作方法
技術領域：
：本發明涉及尿苷二磷酸木糖異構酶及其編碼基因與應用。
背景技術：
：棉花纖維是從胚珠外表皮細胞分化而來的單細胞結構。棉花纖維是紡織工業的重要原料，具有重要的經濟價值。纖維質量決定其最終的長度與強度。同時，棉纖維細胞也是研究細胞伸長、分化和細胞壁合成等重要生物學現象的理想系統。所以研究纖維伸長有重要的經濟價值和理論意義。棉花纖維細胞的發育過程是細胞超常伸長和細胞壁超常加厚的過程。陸地棉長度約為3.0cm左右，陸地棉細胞壁直徑為11-22iim，也就是說長寬比為1000-3000。棉花纖維細胞的形成一般可以分為四個相互有重疊的時期纖維起始，細胞伸長(初生壁形成)、次生壁沉積和成熟期。細胞壁是植物區別於動物的主要器官之一。初生細胞壁主要由纖維素、果膠、半纖維素等多糖組成。一些特殊細胞，如棉花纖維、木質部和厚壁組織細胞，會在停止生長之後繼續在初生壁內部澱積次生細胞壁，主要有纖維素、半纖維素和少量木質素組成。細胞壁的沉積與改變對植物的生長、發育以及對外界環境的響應都有重要的作用。它最終決定了細胞的大小與形狀。植物細胞壁果膠主要由三類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是重複的鼠李糖和半乳糖醛酸二糖單元組成的異聚體，其中鼠李糖殘基還連有阿拉伯聚糖、半乳聚糖和阿拉伯半乳聚糖。聚鼠李半乳糖醛酸II是經過修飾的同聚半乳糖醛酸，是連接結構多樣化的多糖，它在細胞壁中的含量很低。植物細胞壁豐富的多糖是由尿苷二磷酸葡萄糖經一系列的轉化成各種核苷糖，再經糖基轉移酶合成的。阿拉伯糖是組成阿拉伯聚糖的主要糖單元，阿拉伯聚糖是組成果膠多糖和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體，UDP-Ara它是由尿苷二磷酸木糖異構酶(UDP-D-xylose4-印imerase，UXE)負責合成的。UDP-Ara是在尿苷二磷酸木糖異構酶(UDP-D-xylose4-印imerase，UXE)的催化下由尿苷二磷酸木糖(UDP-xylose，UDP-Xyl)異構而成的。UXE是一種可逆酶，也可催化由UDP-Xyl到UDP-Ara的轉換。2002年，Tokumoto等研究發現，在纖維伸長期，細胞壁基質多糖(主要是果膠與半纖維素)佔細胞壁糖總量的30-50%，而到次生壁加厚期，該比重迅速下降到3%。1999年，Chanliaud和Gidley等證實，果膠多糖可以通過參與纖維素的澱積而影響細胞壁的性質。同年，Wen等發現，抑制果膠甲酯酶的表達可以改變豌豆根部細胞的性狀，從而使根變短。2003年，Jones等使用阿拉伯聚糖酶水解果膠RGI，使離體鴨蹠草葉片氣孔的開閉功能失去。2006年，Moore等研究Myrotham皿sflabellifolius(經過數次長期乾旱失水依然能遇水復活)的葉子細胞壁結構發現，富含阿拉伯聚糖的細胞壁多糖的存在賦予其多次失水和水化的結構性質。以上研究均表明，果膠多糖對細胞的伸長和細胞壁的靈活性非常重要。
發明內容本發明的目的是提供一種尿苷二磷酸木糖異構酶及其編碼基因與應用。本發明所提供的尿苷二磷酸木糖異構酶，是與尿苷二磷酸阿拉伯糖的合成相關的蛋白，該蛋白命名為GhUXEl，是如下a)或b)的蛋白a)由序列表中序列2所示的胺基酸序列組成的蛋白質；b)在序列表中序列2的胺基酸序列經過取代和/或缺失和/或添加一個或幾個胺基酸且與尿苷二磷酸阿拉伯糖的合成相關由a)衍生的蛋白質。所述一個或幾個胺基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加是指不超過10個胺基酸的取代和/或缺失和/或添加。其中，序列表中序列2由413個胺基酸殘基組成。為了使a)的GhUXEl蛋白質便於純化，可在由序列表中序列2所示的胺基酸序列組成的蛋白質的氨基末端或羧基末端連接上如表1所示的標籤。表1.標籤的序列tableseeoriginaldocumentpage4上述b)中的GhUXEl蛋白質可人工合成，也可先合成其編碼基因，再進行生物表達得到。上述b)中的GhUXEl蛋白質的編碼基因可通過將序列表中序列1自5'末端第114-1355位所示的DNA序列中缺失一個或幾個胺基酸殘基的密碼子，和/或進行一個或幾個鹼基對的錯義突變，和/或在其5'端和/或3'端連上表l所示的標籤的編碼序列得到。所述蛋白的編碼基因也屬於本發明的保護範圍。所述蛋白的編碼基因，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)其編碼序列是序列表中序列1自5'末端第114-1355位；3)在嚴格條件下與1)或2)限定的DNA片段雜交且編碼與尿苷二磷酸阿拉伯糖的合成相關的蛋白的DNA分子；4)與1)或2)的基因具有90%以上的同源性，且編碼與尿苷二磷酸阿拉伯糖的合成相關的蛋白的DNA分子。所述步驟4)中的基因，與1)的基因最好有95%以上的同源性。序列表中的序列1由1649個核苷酸組成，自5'末端第114-1355位為編碼序列，編碼序列表中序列2所示的蛋白。上述嚴格條件可為在6XSSC，0.5%SDS的溶液中，在68。C下雜交，然後用2XSSC，0.1%SDS和1XSSC，0.1%SDS各洗膜一次。擴增GhUXEl基因全長或任一片段的引物對也屬於本發明的保護範圍。含有上述GhUXEl基因的重組載體、轉基因細胞系和重組菌、擴增所述基因的全長及其任意片段的引物對也屬於本發明的保護範圍。可用現有的植物表達載體構建含有GhUXEl基因的重組表達載體。所述植物表達載體包括雙元農桿菌載體和可用於植物微彈轟擊的載體等，如pCAMBIA3301、pCAMBIA1300、pBI121、pBinl9、pCAMBIA2301、pCAMBIA1301-UbiN或其它衍生植物表達載體。攜帶有本發明的GhUXEl基因的植物表達載體可通過Ti質粒、Ri質粒、植物病毒載體、直接DNA轉化、顯微注射、電導、農桿菌介導等常規生物學方法轉化到植物細胞或組織中。使用GhUXEl基因構建重組植物表達載體時，在其轉錄起始核苷酸前可加上任何一種增強型、組成型、組織特異型或誘導型啟動子，如花椰菜花葉病毒(CAMV)35S啟動子、泛生素基因Ubiquitin啟動子(pUbi)等，它們可單獨使用或與其它的植物啟動子結合使用；此外，使用本發明的基因構建植物表達載體時，還可使用增強子，包括翻譯增強子或轉錄增強子，這些增強子區域可以是ATG起始密碼子或鄰接區域起始密碼子等，但必需與編碼序列的閱讀框相同，以保證整個序列的正確翻譯。所述翻譯控制信號和起始密碼子的來源是廣泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻譯起始區域可以來自轉錄起始區域或結構基因。為了便於對轉基因植物細胞或植物進行鑑定及篩選，可對所用植物表達載體進行加工，如加入可在植物中表達可產生顏色變化的酶或發光化合物的基因(GUS基因、螢光素酶基因等)、具有抗性的抗生素標記物(慶大黴素標記物、卡那黴素標記物等)或是抗化學試劑標記基因(如抗除莠劑基因)等。本發明另一目的在於提供上述蛋白作為尿苷二磷酸木糖異構酶的應用。本發明的又一目的在於提供上述蛋白或任一上述基因在轉化尿苷二磷酸木糖(UDP-Xylose)為尿苷二磷酸阿拉伯糖(UDP-Arabinose)中的應用或者在轉化UDP-Arabinose為UDP-Xylose中的應用。本發明的另一個目的是提供一種培育高尿苷二磷酸阿拉伯糖含量的轉基因植物的方法。本發明所提供的培育高尿苷二磷酸阿拉伯糖含量的轉基因植物的方法，是將所述基因導入植物細胞中，得到尿苷二磷酸阿拉伯糖含量提高的轉基因植物。其中，所述植物具體可為棉花。本發明的尿苷二磷酸木糖異構酶及其編碼基因可用來培育纖維長度增加的棉花。本發明的尿苷二磷酸木糖異構酶編碼基因在纖維快速伸長期(開花後10天)表達豐度最高，並且快速伸長的纖維初生細胞壁含有大量的阿拉伯糖，說明GhUXEl是合成果膠多糖中的阿拉伯糖的關鍵步驟，對纖維伸長非常重要。將本發明的尿苷二磷酸木糖異構酶編碼基因導入棉花中，從而使棉花纖維長度增加，提高棉纖維的品質和產量。本發明的尿苷二磷酸木糖異構酶及其編碼基因具有重大的經濟價值和應用前景。圖1為GhUXEl在棉花不同發育時期的表達水平分析。圖2為棉纖維和胚珠的初生壁糖成分的氣相色譜分析。圖3為尿苷二磷酸_阿拉伯糖對纖維伸長的影響。圖4為乙烯處理對GhUXEl基因表達水平的影響。圖5為GhUXEl蛋白的真核表達。圖6為GhUXEl蛋白的酶活性測定。具體實施例方式下述實施例中如無特殊說明所用方法均為常規方法，所用試劑均可從商業途徑獲得。下述實施例中的百分含量，如無特別說明均為質量百分含量。實施例1、尿苷二磷酸木糖異構酶編碼基因的克隆—、GhUXE1基因的克隆選取野生型陸地棉品種徐州142(WT)(中國農業科學院棉花研究所的國家中期棉花種子庫)開花後10天的纖維，提取總RNA，總RNA的提取按Promega公司的RNAgentsTotalRNAIsolationSystemkit進行。取5g的總RNA反轉錄獲得cDNA的一鏈，反應體系如下總RNA10iiL(5iig)、Oligo(dT)(20iimol/L)1.5iiL、10Xbuffer2.5iiL、d證mix(2.5mmol/L)2iiL、滅菌水8iiL。42。C水浴lmin後向反應體系中加入1yL(200U)SuperScriptTMIIRT，輕輕混合，42。C保溫50min;70。C水浴15min，終止該反應；獲得cDNA的第一鏈。設計引物進行PCR擴增，引物序列如下Pl:5'CACGTTTTCAATCATCGTGGATTTG3';P2:5'TCAATAAAACTGAGCCTGAGCTGG3'。PCR擴增條件為先94。C3min;然後94。Clmin，60。C45s，72。C2min，30個循環；最後72°C10min。PCR擴增出約1649bp的片段，回收後連接到pGEM-TEasy載體上，構建重組質粒pT-GhUXEl，並轉化大腸桿菌DH5a，提取酶切鑑定正確的陽性克隆的質粒進行測序，測序結果表明，克隆得到的cDNA序列如序列表中序列l所示，其編碼序列是序列表中序列1自5'末端第114-1355位，編碼序列表中序列2所示的蛋白。二、GhUXEl表達水平與纖維伸長的關係選取不同發育時期的野生型陸地棉品種徐州142(WT)和無絨無絮突變體(FL)棉花(中國農業科學院棉花研究所的國家中期棉花種子庫)，利用實時定量PCR分析GhUXEl的表達水平。具體步驟如下RNA的提取根據操作手冊Micro-TO-MidiTotalRNAPurificationSystem(Invitrogen，USA)從野生型陸地棉品種徐州142開花當天以及開花後3天的胚珠、開花後5、10、15、20和25天的纖維，以及無絨無絮突變體和野生型陸地棉品種徐州142開花後10天的胚珠中分別提取總RNA。cDNA模板的製備以5g的總RNA為模板，用DNA酶I消化基因組DNA，然後根據操作手冊用SUPERSCRIPT第一條鏈合成系統合成cDNA第一條鏈。實時定量PCR:分別設計GhUBQ7和GhUXEl基因特異引物，選取看家基因棉花泛素(Ubiquitin，UBQ)作為內標，根據DyNAmoTMSYBRGreenQpcrKit(Finnzymes，USA)操作手冊進行實時定量PCR分析GhUXEl的表達。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'。反應體系如下成分量(ul)2XMixture103'引德0,35'引物0.3模板03，f豕Isad函z09.1總體私、20反應參數95t:預變性20s，42個循環擴增(每個循環包括94"C變性10s，58t:退火20s，72t:延伸30s)，然後讀取78-8(TC採集的螢光數據；最後延伸5min。實時定量PCR結果如圖1所示，GhUXEl表達在野生型陸地棉品種徐州142開花後10天的胚珠和無絨無絮突變體開花後10天的胚珠中豐度很低，但是在開花後10天的野生型陸地棉品種徐州142的纖維中豐度最高，這說明GhUXEl在纖維細胞中表達水平顯著上調，對纖維的發育可能具有重要作用。圖1中，WT-F表示野生型陸地棉品種徐州142的纖維，WT-O表示野生型陸地棉品種徐州142胚珠，FL-0表示無絨無絮突變體胚珠，其後的數字代表開花後的天數。三、棉纖維和胚珠的初生壁醛酸糖成分的氣相色譜分析具體步驟如下1.多糖分解分別稱取10mg棉纖維和胚珠的細胞壁，加入1.25ml2M的三氟乙酸(TFA)，加入50iU的5mg/ml肌醇作內標，120。C，2h;離心，上清取250yl轉入15ml離心管中，40度水浴條件下氮氣吹乾。2.加入245iil2.6M的氨水，再加700yl2%(質量百分比)的硼氫化鈉(用二甲亞碸溶解)，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，室溫反應15min。5.加入5.6ml水，1ml二氯甲烷(DCM)，萃取糖衍生物(DCM相)。6.DCM相用氮氣吹乾，用200illDCM重懸，再用1ml水萃取雜質，離心分層。7.10illDCM相用於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;各糖成分先根據標樣保留時間進行鑑定，然後再用質譜進行確認。結果如圖2所示，經氣相色譜_質譜分析，開花10天的纖維和胚珠((WT-F-IO、FL-O-IO和WT-O-IO)的細胞壁中，開花IO天的纖維的細胞壁中的阿拉伯糖含量比胚珠中顯著增高。圖2中，WT-F表示野生型陸地棉品種徐州142的纖維，WT_0表示野生型陸地棉品種徐州142胚珠，FL-0表示無絨無絮突變體胚珠，其後的數字代表開花後的天數。四、尿苷二磷酸阿拉伯糖(UDP-阿拉伯糖，UDP-Ara)對纖維伸長的影響胚珠培養液的組成見表1。開花後1天的野生型陸地棉品種徐州142胚珠用來進行培養實驗。步驟如下1)開花後1天的棉桃採摘下來後，用10%次氯酸鈉浸泡10-15分鐘，再用胚珠培養液清洗4次；2)用酒精燈燒過的小鑷子和手術刀小心將胚珠放入裝有胚珠培養液的50ml三角瓶中，並加入5iiM的UDP-阿拉伯糖；3)將裝有胚珠的三角瓶放到溫箱中暗培養，注意不要晃動三角瓶。以不加UDP-阿拉伯糖作為對照。結果如圖3所示，1代表對照，2代表加入5iiM的UDP-阿拉伯糖，說明UDP-阿拉伯糖可以顯著促進纖維的伸長。五、乙烯處理對GhUXEl基因表達水平的影響野生型陸地棉品種徐州142胚珠在胚珠培養液中培養，加入0.lyM的乙烯並密封，37度恆溫培養。以未加入乙烯在胚珠培養液中培養的胚珠為對照。分別於3、6、12小時收集乙烯處理和對照的胚珠，分別提取總RNA、按照(二)中的方法進行實時定量PCR。結果如圖4所示，乙烯處理3小時的GhUXEl基因表達量即增加到未處理組的4倍左右，說明乙烯可顯著促進GhUXEl基因的表達。六、GhUXEl的酶活性測定1)酵母表達載體構建。以野生型陸地棉品種徐州142cDNA為模板，用下述引物進行PCR擴增GhUXEl-5，primer:5'-CGGAATTCATGCTAAATTTTGCAAGAGGGAGA_3，；GhUXEl-3'primer:5'-CCGCTCGAGAGAGGCTGCTGCGTATCCATCACG-3'。PCR擴增出1244bp的片段，回收後連接到pGEM-TEasy載體上，構建重組質粒並轉化大腸桿菌DH5a，提取酶切鑑定正確的陽性克隆的質粒進行測序，測序結果表明，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，其編碼序列2所示的蛋白。PCR擴增產物插入pYES2-His(Invitrogen)的EcoRI和Xhol位點之間，獲得pYES2-GhUXEl-His。2)GhUXEl的誘導表達將pYES2-GhUXEl-His轉化入酵母表達菌株PEP4(Invitrogen)中，挑取單克隆，於SC-Ura+2%Glucose培養基(6.70g的YeastNitrogenBase(Becton，DickinsonandCompany))，0.77g的-UraDOSupplement(clontechLaboratories,Inc.)，2%Glucose(葡萄糖，北京化學試劑公司)，(1朋20定容至1000ml)中3(TC培養24小時，然後按1:50的比例轉接到50毫升的SC-Ura+2%raffinose培養基(6.70g的YeastNitrogenBase，O.77g的-UraDOSupplement,2%raffinose，ddH20定容至1000ml)中，培養約18小時至006。。達到0.6-0.8時加入2%(質量百分比)的半乳糖，誘導4小時後，收集菌液。重懸於破碎緩衝液(50mMTris(PH7.5)，lOOmMNaCl，lmMEDTA，O.1%TritonX-100，ImMPMSF，lmMDTT)中，玻璃珠破碎菌液後，fC條件下10000g離心30分鐘，取上清和沉澱，並以轉化空載體的菌株作陰性對照，進行蛋白印記分析(western分析)，然後測定菌液上清中的蛋白濃度。不同蛋白樣品用抗His的抗體作western分析，如圖5所示，1和2分別代表空載體菌液的沉澱和上清；3和4分別代表轉化pYES2-GhUXEl-His的誘導後酵母菌液的沉澱和上清；結果可見在轉化pYES2-GhUXEl-His的誘導後酵母菌液的上清中表達了大量GhUXEl融合蛋白。3)活性測定150iiMUDP-Xylose或150iiMUDP-Arabinose(購自喬治亞州立大學碳水化合物石開究中心(CarboSourceServices,UniversityofGeorgia))禾口100微克表達了GhUXEl蛋白的菌液上清，溶於500iiLlOOmM的磷酸鉀緩衝液中(pH8.0)，30°C反應60min;加入500iiL氯仿終止反應。用空載體菌液上清作負對照。16，000g離心5min;收集水相。用ZORBAXEclipseXDB-C18柱(0.46X15cm;AgilentTechnologies)分析水相，柱溫40。C;進樣量30iiL，HPLC程序100%(體積百分比)bufferA(lOOmM磷酸鉀緩衝液含8mM四丁基硫酸氫銨，pH6.5)持續5min，27min內梯度增加bufferB[70%(體積百分比)bufferA，30%(體積百分比)甲醇，pH6.5]—直到77%(體積百分比)的bufferB，77%(體積百分比)bufferB持續5min，流速為lmL/min，254nm檢測產物。如圖6(UDP-Xyl為UDP-Xylose的縮寫；UDP-Ara是UDP-Arabinose的縮寫)所示，A為HPLC檢測UDP-Xylose和表達空載體的粗提菌液的反應產物；B為HPLC檢測UDP-GlcA和表達了GhUXEl蛋白的菌液上清的反應產物。可見表達了GhUXEl蛋白的菌液上清可以將UDP-Xylose轉化為UDP-Arabinose，空載體菌液則不能完成此轉化。C為HPLC檢測UDP-Arabinose和表達空載體的粗提菌液的反應產物；D為HPLC檢測UDP-Arabinose和表達了GhUXEl蛋白的菌液上清的反應產物，可見表達了GhUXEl蛋白的菌液上清可以將UDP-Arabinose轉化為UDP-Xylose，空載體菌液不能完成此轉化。從而證明GhUXEl具有尿苷二磷酸木糖異構酶的活性。表l.棉花胚珠組織培養液成分tableseeoriginaldocumentpage10序列表〈110>北京大學〈120〉尿苷二磷酸木糖異構酶及其編碼基因與應用〈130〉CGGNARL82107〈160>2〈210>1〈211>1649〈212>DNA〈213〉陸地棉(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〉陸地棉(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權利要求一種蛋白質，是如下a)或b)的蛋白a)由序列表中序列2所示的胺基酸序列組成的蛋白質；b)在序列表中序列2的胺基酸序列經過取代和/或缺失和/或添加一個或幾個胺基酸且與尿苷二磷酸阿拉伯糖的合成相關由a)衍生的蛋白質。2.權利要求l所述蛋白的編碼基因。3.根據權利要求2所述的基因，其特徵在於所述基因是如下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)其編碼序列是序列表中序列1自5'末端第114-1355位；3)在嚴格條件下與1)或2)限定的DNA片段雜交且編碼與尿苷二磷酸阿拉伯糖的合成相關的蛋白的DNA分子；4)與l)或2)的基因具有90%以上的同源性，且編碼與尿苷二磷酸阿拉伯糖的合成相關的蛋白的DNA分子。4.含有權利要求2或3所述基因的重組表達載體、轉基因細胞系或重組菌。5.權利要求1所述的蛋白在作為尿苷二磷酸木糖異構酶的應用。6.權利要求1所述的蛋白或權利要求2或3所述的基因在轉化尿苷二磷酸木糖為尿苷二磷酸阿拉伯糖中的應用或者在轉化尿苷二磷酸阿拉伯糖為尿苷二磷酸木糖中的應用。7.—種培育高尿苷二磷酸阿拉伯糖含量的轉基因植物的方法，是將權利要求2或3所述基因導入植物細胞中，得到尿苷二磷酸阿拉伯糖含量提高的轉基因植物。8.根據權利要求7所述的方法，其特徵在於所述植物為棉花。9.擴增權利要求2或3所述基因的全長及其任意片段的引物對。10.權利要求1所述蛋白、權利要求2或3所述基因、權利要求4所述重組表達載體、轉基因細胞系或重組菌在培育纖維長度增加的棉花中的應用。全文摘要本發明公開了一種尿苷二磷酸木糖異構酶及其編碼基因與應用。尿苷二磷酸木糖異構酶，是如下a)或b)的蛋白a)由序列表中序列2所示的胺基酸序列組成的蛋白質；b)在序列表中序列2的胺基酸序列經過取代和/或缺失和/或添加一個或幾個胺基酸且與尿苷二磷酸阿拉伯糖的合成相關由a)衍生的蛋白質。本發明還公開了該蛋白的編碼基因。將本發明的尿苷二磷酸木糖異構酶編碼基因導入棉花中，從而使棉花纖維長度增加，提高棉纖維的品質和產量。本發明的尿苷二磷酸木糖異構酶及其編碼基因具有重大的經濟價值和應用前景。文檔編號C12N1/00GK101698839SQ200910204298公開日2010年4月28日申請日期2009年10月21日優先權日2008年12月26日發明者宋文強,龐朝友,朱玉賢,王慧,秦詠梅,逄宇,靳翔申請人:北京大學