专利名称：一种酸性磷酸酶及其编码基因与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种酸性磷酸酶及其编码基因与应用。
背景技术：
磷是植物生长发育所需的最重要的养分之一。磷不仅是植物细胞内多种生物大分子的结构组成部分，而且还参与了植物生命活动中多种生理生化过程。因此，农作物是否能高效吸收和合理利用土壤中的磷素对其最后的产量有极其重要的影响。然而，今天世界上大部分耕地都存在缺磷问题。在许多农田中，虽然磷素绝对含量并不低，但可被植物吸收的无机磷酸根的浓度远远低于作物最佳生长的需求。土壤中50% -70%的磷是以有机磷的形式存在，包括植酸及土壤中各种腐殖质中含有的有机磷，如核酸(DNA和RNA)，磷酸己糖等。 为了解决土壤缺磷问题，目前在农业上采取的方法主要是大量使用磷肥。而大量使用磷肥的后果一方面造成土壤质量下降，同时引起严重的环境污染，造成农民巨大的经济负担。长期使用磷肥还使得农作物的磷素利用效率下降。更为严重的是，据报道，世界上用于生产磷肥的磷矿石仅够再使用六、七十年，是一种非再生资源。因此通过现代科学技术提高作物的磷素利用能力，已成为一个能否使农业生产保持可持续发展的重要课题。目前许多土壤中，虽然一方面可利用的有效磷严重缺乏，但另一方面，由于长期使用化肥，事实上大多数农田已成为一个巨大的潜在的磷库。传统的农业生产主要通过改土施肥来提高作物产量，但很少以提高作物对土壤磷素利用效率进行考虑。反之，植物自身在千万年漫长的进化过程中，也演化出一些应对低磷胁迫的策略，以确保其在低磷生长条件下能更好地生长和生存。这其中一个重要的应答反应就是合成和分泌酸性磷酸酶。目前一般认为植物在低磷胁迫条件下在根部合成和分泌的酸性磷酸酶有助于分解周围环境中的有机磷，释放出可供根吸收利用的无机磷酸根离子，从而使得植物在低磷条件下能更好地生存和生长。过去几十年的研究表明植物根部所分泌的酸性磷酸酶可分两类。一类是分泌后附着在根部表面。另一类则在分泌后扩散到周围的土壤介质中去。由于无机磷酸根离子在土壤中的迁移速率很慢，因而从理论上说附着于根表面的酸性磷酸酶对提高植物在低磷条件下的生存能力具有更大的意义。但迄今为止，尚未有关于根表面附着的酸性磷酸酶基因克隆的报道。由于缺乏对编码根表面酸性磷酸酶相关基因的认识，因此目前无法利用基因工程对这一类基因进行遗传操作，来达到改良农作物品种的目的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种蛋白及其编码基因。本发明所提供的蛋白，是如下a)或b)或C)的蛋白质a)由SEQ ID NO=I所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b)将SEQ ID NO :1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有磷酸酶活性的由a)衍生的蛋白质；c)与a)或b)限定的氨基酸序列具有80%以上的同源性且具有相同功能的蛋白质。本发明所提供的编码基因为如下1)或2)或3)或4)所示1)其核苷酸序列是SEQ ID NO :2中自5'末端起第61位-第2331位核苷酸所示 DNA分子；2)其核苷酸序列是SEQ ID NO 2所示DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA序列杂交且编码所述蛋白的DNA分子；所述严格条件可为在0. IX SSPE (或0. 1XSSC)，0. 1% SDS的溶液中，在65°C下杂交，并用该溶液洗膜。4)与1)或2)限定的DNA序列具有90%以上的同源性且编码所述蛋白的DNA分子。为了使上述(a)中的蛋白便于纯化，可在由SEQ ID NO 1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
权利要求
1.一种蛋白，是如下a)或b)或c)的蛋白质a)由SEQID NO 1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b)将SEQID NO :1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有磷酸酶活性的由a)衍生的蛋白质。c)与a)或b)限定的氨基酸序列具有80%以上的同源性且具有相同功能的蛋白质。
2.权利要求1所述蛋白的编码基因。
3.根据权利要求2所述的编码基因，其特征在于所述编码基因为如下1)或2)或3) 或4)所示1)其核苷酸序列是SEQID NO :2中自5'末端起第61位-第2331位核苷酸所示DNA 分子；2)其核苷酸序列是SEQID NO 2所示DNA分子；3)在严格条件下与1)或2)限定的DNA序列杂交且编码所述蛋白的DNA分子；4)与1)或2)限定的DNA序列具有80%以上的同源性且编码所述蛋白的DNA分子。
4.扩增权利要求2或3所述编码基因全长或其任意片段的引物对；和/或，所述引物对中的一条引物序列如SEQ ID NO :3所示，所述引物对中的另一条引物序列如SEQ ID NO 4所示。
5.含有权利要求2或3所述编码基因的重组载体、重组菌、转基因细胞系、重组病毒或表达盒。
6.根据权利要求5所述的重组载体，其特征在于所述重组载体为在表达载体PBI121 的多克隆位点插入所述编码基因得到的重组表达载体。
7.权利要求1所述蛋白在作为磷酸酶中的应用；所述磷酸酶为酸性磷酸酶。
8.一种培育对磷的利用率提高的转基因植物或培育耐低磷的转基因植物的方法，包括如下步骤将权利要求1所述蛋白的编码基因导入出发植物中，得到对磷的利用率高于所述出发植物的转基因植物或耐低磷性能高于所述出发植物的转基因植物。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于所述编码基因是通过权利要求6或7所述重组表达载体导入的。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于所述出发植物为单子叶植物或双子叶植物；所述双子叶植物为拟南芥。
全文摘要
本发明公开了一种酸性磷酸酶及其编码基因与应用。本发明所提供的蛋白，是如下a)或b)的蛋白质a)由SEQ ID NO1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b)将SEQ ID NO1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有酸性磷酸酶活性的由a)衍生的蛋白质。本发明为利用基因工程手段培育高效利用土壤养分的农作物新品种提供基因资源，可用于培育高效利用土壤养分的农作物新品种。
文档编号C12N15/11GK102206617SQ201110078889
公开日2011年10月5日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者刘栋, 李征, 王良省 申请人:清华大学