专利名称：植物养分高效利用相关蛋白EdHP1及其编码基因和应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种植物养分高效利用相关蛋白EdHPl及其编码基因和应用。
背景技术：
我国是世界上单位化肥投入粮食产出最低的国家之一，氮肥利用率仅为30-35 % (发达国家为45% )，磷肥利用率仅在10% -20%左右。按目前用量如节省10%的氮肥与 20%的磷肥，可为农民每年节省104亿元与137亿元资金。氮、磷化肥的低效利用，使农业面源污染成为水系富营养化、土壤酸化与重金属污染最重要的因素，威胁生态安全与可持续发展。因此，我国迫切需要大量高效利用养分的农作物新品种，从而大幅度提高我国氮、 磷化肥的利用效率。研究显示，植物高效吸收、利用养分促进产量的生物学过程受到包含多个关键基因在内的互作基因网络的调控。在认识这些互作网络的基础上，通过基因功能的协调改良和利用，既可能培育出在中低养分水平下仍保持较高产量的品种，也可能培育出在适量养分条件下达到超高产量的品种。H+焦磷酸化酶(H+-pyrophosphatase，H+-PPase)是一种H+转运酶，广泛存在于植物和少数藻类、原生动物、细菌以及原始细菌中。在液泡膜上，H+-PI^ase能够把无机焦磷酸 (PPi)水解产生的自由能和H+跨膜转运相耦联，在将PPi水解为2个Pi的同时，将细胞质中的H+经液泡膜进入液泡内，起质子泵的作用，H+-PPase与液泡膜H+-ATPase —起形成H+跨液泡膜电化学梯度，为各种溶质(如阳离子、阴离子、氨基酸和糖类等)分子跨液泡膜的次级主动运输提供驱动力(Bray 等，1997)。自 1975年Karlsson (Biochim Biophys Acta, 1975) 从甜菜(Beta vulgaris)根中分离到钾激活的H+-PI3ase以来，近几十年，此酶的研究已经取得了长足的进展，并对其生理生化性质逐步达成共识。随着分子生物学研究的不断深入， 人们已经成功地从拟南芥、大麦、甜菜、烟草、水稻、绿豆等众多生物体中分离到H+-PI^ase的 cDNA。此酶的结构和特性，特别是它在植物耐盐抗旱中的作用和调节植物生长方面的功能已经逐渐成为众多研究者关注的焦点。研究发现，H+-PPase的底物实际上是Mg2+和PPi所形成的一种络合物(Mg2PPi) (Brocard等，2002)。同时，游离Mg2+是H+-PI3ase的一个基本的辅助因子，与酶结合后，在保持酶的活性和稳定性中发挥着重要的作用。除受Mg2+激活外， H+-PI^ase还可能受K+和NH4+等激活。在细胞中，H+-PI^ase通常定位于液泡膜上，但是越来越多的研究发现，很多生物细胞内的其它一些细胞器中也有H+-PI^ase活性，如细胞质膜，不同细胞器中的H+-PI^ase蛋白在调节细胞生理活动中可能发挥着不同的功能。披碱草是禾本科披碱草属多年生优质牧草，具有极强的抗旱、耐盐碱能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种植物养分高效利用相关蛋白EdHPl及其编码基因和应用。本发明提供的蛋白质，来源于披碱草(Elymus dahuricus Turcz.)，是如下(a)或 (b)
(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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/或添加且与植物耐逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。为了使(a)中的EdHPl便于纯化，可在由序列表中序列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
1.一种蛋白质，是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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/或添加且与植物耐逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。
2.编码权利要求1所述蛋白的基因。
3.如权利要求2所述的基因，其特征在于所述基因为如下1)或2)或3)的DNA分子1)序列表中序列2所示的DNA分子；2)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且编码耐逆性相关蛋白的DNA分子；3)与1)或2)限定的DNA序列具有90%以上同源性，且编码耐逆性相关蛋白的DNA分子。
4.含有权利要求2或3所述基因的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。
5.如权利要求4所述的重组表达载体，其特征在于所述重组表达载体为在PBI121载体的多克隆位点插入权利要求2或3所述基因得到的重组质粒。
6.一种培育转基因植物的方法，是将权利要求2或3所述基因导入目的植物中，得到耐逆性高于所述目的植物的转基因植物。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于权利要求2或3所述基因通过权利要求4或 5所述重组表达载体导入所述目的植物中。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于所述耐逆性为耐盐性和/或耐旱性和/ 或耐Cd和/或耐低钾和/或耐低磷。
9.如权利要求6至8中任一所述的方法，其特征在于所述植物为单子叶植物或双子叶植物；所述双子叶植物优选为烟草。
10.权利要求2或3所述基因在培育耐逆植物中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种植物养分高效利用相关蛋白EdHP1及其编码基因和应用。本发明提供的蛋白质，是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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/或添加且与植物耐逆性相关的由序列1衍生的蛋白质。EdHP1基因能够提高烟草对干旱、高盐、低磷、低钾以及重金属Cd胁迫的抗性，在作物抗逆遗传改良方面具有重要的应用价值。
文档编号C12N1/21GK102311488SQ20101021977
公开日2012年1月11日 申请日期2010年7月7日 优先权日2010年7月7日
发明者徐兆师, 李连城, 程宪国, 董建辉, 金维环, 陈明, 马有志 申请人:中国农业科学院作物科学研究所