一种调控杨树木质部发育的基因及扩增方法和应用

本发明属于功能基因，具体涉及一种调控杨树木质部发育的基因及扩增方法和应用。

背景技术：

1、木材作为一种重要的可再生能源，不仅可以作为工业生产的原材料，也可以作为生活中建筑装饰和日常工具的原材料，是国民经济发展不可或缺的绿色环保材料之一。但随着木材消耗量的激增，木材供需失衡问题显得尤为突出。因此大力开发优质人工林，培育优质、高产的森林资源来缓解木材供需矛盾意义重大。随着技术的不断创新，人工林品质改良进入分子育种技术阶段，深入了解基因在木材形成中的作用机制可以为改良和优化木材的品质和产量提供重要的科学支持，实现人工林的优质高产。

2、己糖激酶(hexokinase，hxk)是可以催化己糖磷酸化反应的酶。有研究表明，在拟南芥基因组中存在6个hxk家族成员，其中3个成员能够磷酸化葡萄糖，athxk1和athxk2都是葡萄糖激酶和信号蛋白，而athxl1、athxl2和athxl3可能只有调节功能，而athxk3作为质体酶，只具有催化功能。有研究发现，在拟南芥中，分生组织的细胞分化和枝条分枝受到aba衰老信号转导途径和依赖己糖激酶的信号转导途径的调节，其中era1和pld的转录表达在两个信号转导途径中都发挥作用。说明，葡萄糖诱导的eral表达提示己糖激酶调节的糖信号转导与aba信号转导相互作用共同调节分生组织的细胞分化。研究人员也在拟南芥中发现，hxk1缺乏和落叶都导致了枝条分枝的减少和生长素的超敏反应。此外，缺陷hxk1的植物表现出aba水平下降，进一步证明hxk1途径与生长素、细胞分裂素和独脚金内酯相互作用，参与调控茎的分枝。同时，己糖激酶在逆境胁迫响应中也扮演重要的调控角色。针对茶树龙井长叶进行的研究表明，cshxk1基因表达受高温、干旱、低温及盐胁迫的诱导，表明其在茶树响应多种非生物胁迫中可能具有重要的调控作用。cshxk2基因可能受到光照、低温、病原菌、糖和多种激素等信号的调控，并在叶、花、种子、根系、腋芽等组织中表达。

3、目前，虽然人们对拟南芥、水稻和番茄等模式植物hxk基因的结构及其功能有了较为全面的了解，但对杨树的研究起步较晚。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种调控杨树木质部发育的基因及扩增方法和应用，所述基因可调控木质部发育，为杨树木材材性改良起到重要意义。

2、本发明提供了一种调控杨树木质部发育的基因paghxk1/2a，所述基因paghxk1/2a编码氨基酸序列如seq id no.2所示的蛋白质。

3、优选的，所述基因paghxk1/2a的核苷酸序列如seq id no.1所示。

4、本发明还提供了扩增上述基因的引物对，包括核苷酸序列如seq id no.3所示的paghxk1/2a上游引物和核苷酸序列如seq id no.4所示的paghxk1/2a下游引物。

5、本发明还提供了扩增上述基因paghxk1/2a的方法，包括以下步骤：以银腺杨‘84k’(p.alba×p.glandulosa)的cdna为模板，利用上述引物对进行pcr扩增，扩增产物为所述基因paghxk1/2a。

6、优选的，所述pcr扩增的程序，包括：95℃预变性3分钟；95℃变性15秒，56～60℃退火30秒，72℃延伸2～5分钟，循环35次；72℃延伸5分钟。

7、本发明还提供了包含上述基因paghxk1/2a的表达载体。

8、优选的，所述表达载体的基础骨架载体包括植物表达载体pk2gw7。

9、本发明还提供了上述基因paghxk1/2a或上述表达载体在改良木材品质中的应用。

10、本发明还提供了一种改良木材品质的方法，包括过表达上述基因paghxk1/2a。

11、本发明还提供了上述基因paghxk1/2a或上述表达载体在培育树木新种质中的应用。

12、有益效果：本发明提供了一种调控杨树木质部发育的基因paghxk1/2a，以银腺杨‘84k’(p.alba×p.glandulosa)为模板克隆得到。本发明还基于所述基因构建过表达载体，转化获得paghxk1/2a转基因过表达株系aoe-19和aoe-13，相较于非转基因转基因株系的地径显著更高，对转基因及银腺杨‘84k’对照株系进行组织横切，并用甲苯胺蓝染液染色。结果显示paghxk1/2a过表达株系土培植株从第7节间开始，木质部明显比对照植株变宽，第9节间和第11节间更为显著，过表达植株木质部宽度约为对照植株木质部宽度的约3倍，说明paghxk1/2a过表达促进了木质部发育，说明paghxk1/2a可能参与了次生生长，能够促进杨树木质部的发育，对改良和优化木材的品质和产量具有现实的应用意义。

技术特征：

1.一种调控杨树木质部发育的基因paghxk1/2a，所述基因paghxk1/2a编码氨基酸序列如seq id no.2所示的蛋白质。

2.根据权利要求1所述基因paghxk1/2a，其特征在于，所述基因paghxk1/2a的核苷酸序列如seq id no.1所示。

3.扩增权利要求1或2所述基因的引物对，其特征在于，包括核苷酸序列如seq id no.3所示的paghxk1/2a上游引物和核苷酸序列如seq id no.4所示的paghxk1/2a下游引物。

4.扩增权利要求1或2所述基因paghxk1/2a的方法，其特征在于，包括以下步骤：以银腺杨‘84k’(p.alba×p.glandulosa)rna反转录得到的cdna为模板，利用权利要求3所述引物对进行pcr扩增，扩增产物为所述基因paghxk1/2a。

5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，所述pcr扩增的程序，包括：95℃预变性3分钟；95℃变性15秒，56～60℃退火30秒，72℃延伸2～5分钟，循环35次；72℃延伸5分钟。

6.包含权利要求1或2所述基因paghxk1/2a的重组表达载体。

7.根据权利要求6所述表达载体，其特征在于，所述表达载体的基础骨架载体包括植物表达载体pk2gw7。

8.权利要求1或2所述基因paghxk1/2a或权利要求6或7所述表达载体在改良木材品质中的应用。

9.一种改良木材品质的方法，其特征在于，包括过表达权利要求1或2所述基因paghxk1/2a。

10.权利要求1或2所述基因paghxk1/2a或权利要求6或7所述表达载体在培育树木种质中的应用。

技术总结本发明提供了一种调控杨树木质部发育的基因及扩增方法和应用，属于功能基因技术领域。本发明所述基因PagHXK1/2a，以银腺杨‘84K’(P.alba×P.glandulosa)RNA反转录得到的cDNA为模板克隆得到，序列如SEQ ID No.1所示。本发明基于所述基因构建过表达载体，转化获得PagHXK1/2a转基因过表达株系，地径显著增粗，木质部明显变宽，说明PagHXK1/2a过表达促进了木质部发育，能够促进杨树木质部的发育，对改良和优化木材的品质和产量具有现实的应用意义。技术研发人员：江成,饶佳,谷子琪,付欣悦,卢孟柱,张进受保护的技术使用者：浙江农林大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29