从蒺藜苜蓿中分离的MtPRP4基因及其编码蛋白和应用

本发明属于基因工程领域，具体涉及从蒺藜苜蓿中分离的mtprp4基因及其编码蛋白和应用。

背景技术：

1、植物富含的脯氨酸蛋白（prp）是一类富含脯氨酸和羟脯氨酸的结构蛋白质，广泛存在于植物细胞壁中，参与细胞壁的构建和植物的应激反应。prp在富含脯氨酸的多肽区域通常含有重复序列，这些序列在细胞壁的特定结构和功能中起着关键作用。研究表明，prp基因的表达能够响应多种外界刺激，如激素、伤害、低温、盐胁迫等，并且在真菌诱导剂和机械损伤下，prp能够通过快速氧化交联与其他细胞壁成分（如木质素和糖类）形成保护层，增强植物的防御能力。

2、尽管prp在植物生长发育和应激反应中的重要性已被广泛认可，但目前对prp基因的具体功能及其调控机制仍存在诸多不足：

3、第一、prp基因功能的多样性尚未完全阐明：虽然已有研究表明prp基因在拟南芥、木豆等植物中参与非生物胁迫（如干旱、高盐、低温等）的响应，但不同植物中prp基因的功能存在显著差异。例如，拟南芥中的earli1基因敲除后，植株在冷胁迫下更易受损，而木豆中的cchyprp基因则能提高转基因拟南芥对干旱、高盐和高温的抗性。然而，关于prp基因在豆科植物（如蒺藜苜蓿）中的具体功能，尤其是其在生长发育和非生物胁迫响应中的作用，研究仍然十分有限。

4、第二、蒺藜苜蓿中prp基因的研究空白：蒺藜苜蓿（medicago truncatula）作为豆科模式植物，具有基因组小、遗传转化方便、与多种经济作物（如紫花苜蓿、豌豆、蚕豆）亲缘关系近等优势，是研究豆科植物共生固氮、复叶发育和抗逆基因发掘的理想材料。然而，尽管蒺藜苜蓿中已鉴定出23个prp基因，目前的研究主要集中在根瘤形成方面，关于这些基因在植物生长发育和非生物胁迫响应中的具体作用尚未有系统研究。特别是mtprp4基因的功能及其在调控苜蓿生长发育和抗逆性中的作用，仍属未知。

5、第三、缺乏提高苜蓿产量和品质的基因资源：苜蓿作为重要的饲草作物，其产量和品质直接影响到畜牧业的发展。然而，目前尚缺乏能够显著提高苜蓿产量和品质的优良基因资源。prp基因作为潜在的抗逆基因，其在苜蓿中的功能研究可能为解决这一问题提供新的思路。然而，现有技术尚未能充分利用prp基因的潜力，特别是在非生物胁迫下的抗性调控方面，仍存在较大的研究空白。

技术实现思路

1、现有技术对prp基因的功能研究仍存在诸多不足，尤其是在蒺藜苜蓿中，prp基因在生长发育和非生物胁迫响应中的具体作用尚未得到充分揭示。因此，深入研究mtprp4基因的功能，不仅有助于填补这一领域的研究空白，还可能为开发提高苜蓿产量和品质的基因资源提供新的技术途径。基于此，本发明提供一种从蒺藜苜蓿中分离的mtprp4基因及其编码蛋白和应用，具体如下：

2、一种从蒺藜苜蓿中分离的mtprp4基因，其特征在于，所述mtprp4基因从蒺藜苜蓿中分离得到，所述mtprp4基因的核苷酸序列如seq id no: 1所示，所述mtprp4基因属于脯氨酸蛋白（prp）基因；所述mtprp4基因用于调控蒺藜苜蓿的生长发育，增强蒺藜苜蓿对非生物胁迫的抗性。

3、进一步地，所述mtprp4基因的cds序列如seq id no:2所示。

4、进一步地，所述mtprp4基因编码的蛋白质的氨基酸序列如seq id no: 3所示，所述氨基酸序列由seq id no:2所示的cds序列翻译得到。

5、进一步地，所述mtprp4基因的seq id no:2所示的cds序列与拟南芥中的at2g21140的cds序列一致性为32.77%，与拟南芥中的at4g38770的cds序列一致性为47.14%。

6、进一步地，所述mtprp4基因的seq id no: 3所示的氨基酸序列与拟南芥中的at2g21140的氨基酸序列的一致性为31.00%，与拟南芥中的at4g38770的氨基酸序列的一致性为44.75%。

7、第二方面，本发明提供一种mtprp4基因的编码蛋白，所述编码蛋白由mtprp4基因编码，所述编码蛋白的氨基酸序列如seq id no: 3所示。

8、进一步地，所述编码蛋白富含脯氨酸和/或羟脯氨酸，具有细胞壁结构蛋白的特性。

9、第三方面，本发明提供一种从蒺藜苜蓿中分离的mtprp4基因的应用，用于调控蒺藜苜蓿的生长发育，增强蒺藜苜蓿对非生物胁迫的抗性。

10、进一步地，所述非生物胁迫为盐胁迫。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

12、1、本发明首次从蒺藜苜蓿中分离出mtprp4基因，并通过实验验证了其在调控蒺藜苜蓿生长发育和增强非生物胁迫抗性方面的功能，填补了蒺藜苜蓿中prp基因研究的空白，为理解prp基因在豆科植物中的功能提供了新的视角。

13、2、本发明通过研究mtprp4基因的功能，发现其突变体在生长发育上表现出优势，如叶片增大、株高和分枝数增加等，这些表型变化表明，mtprp4基因可作为提高苜蓿产量和品质的基因资源，为苜蓿的遗传改良提供了新的靶点。

14、3、在实验过程中发现，在盐胁迫处理下，虽然mtprp4突变体对胁迫更为敏感，证明mtprp4基因在苜蓿应对非生物胁迫中的重要作用，可以利用mtprp4基因或其相关基因来提高苜蓿对非生物胁迫的抗性，从而增强其在逆境条件下的生存能力和产量稳定性。

技术特征：

1.一种从蒺藜苜蓿中分离的mtprp4基因，其特征在于，所述mtprp4基因从蒺藜苜蓿中分离得到，所述mtprp4基因的核苷酸序列如seq id no: 1所示，所述mtprp4基因属于prp基因；所述mtprp4基因用于调控蒺藜苜蓿的生长发育，增强蒺藜苜蓿对非生物胁迫的抗性。

2.如权利要求1所述的一种从蒺藜苜蓿中分离的mtprp4基因，其特征在于，所述mtprp4基因的cds序列如seq id no:2所示。

3.如权利要求2所述的一种从蒺藜苜蓿中分离的mtprp4基因，其特征在于，所述mtprp4基因编码的蛋白质的氨基酸序列如seq id no: 3所示，所述mtprp4基因编码的蛋白质的氨基酸序列由seq id no:2所示的cds序列翻译得到。

4.如权利要求2所述的一种从蒺藜苜蓿中分离的mtprp4基因，其特征在于，所述mtprp4基因的seq id no:2所示的cds序列与拟南芥中的at2g21140的cds序列一致性为32.77%，与拟南芥中的at4g38770的cds序列一致性为47.14%。

5.如权利要求3所述的一种从蒺藜苜蓿中分离的mtprp4基因，其特征在于，所述mtprp4基因的seq id no: 3所示的氨基酸序列与拟南芥中的at2g21140的氨基酸序列的一致性为31.00%，与拟南芥中的at4g38770的氨基酸序列的一致性为44.75%。

6.一种mtprp4基因的编码蛋白，其特征在于，所述编码蛋白由权利要求1所述的mtprp4基因编码，所述编码蛋白的氨基酸序列如seq id no: 3所示。

7.如权利要求6所述的一种mtprp4基因的编码蛋白，其特征在于，所述编码蛋白富含脯氨酸和/或羟脯氨酸，具有细胞壁结构蛋白的特性。

8.如权利要求1-5任一项所述的一种从蒺藜苜蓿中分离的mtprp4基因的应用，其特征在于，用于调控蒺藜苜蓿的生长发育，增强蒺藜苜蓿对非生物胁迫的抗性。

9.如权利要求8所述的一种从蒺藜苜蓿中分离的mtprp4基因的应用，其特征在于，所述非生物胁迫为盐胁迫。

技术总结
本发明提供从蒺藜苜蓿中分离的MtPRP4基因及其编码蛋白和应用，属于基因工程领域，所述MtPRP4基因从蒺藜苜蓿中分离得到，所述MtPRP4基因的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示，所述MtPRP4基因属于PRP基因；所述MtPRP4基因的CDS序列如SEQ ID NO:2所示；MtPRP4基因编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO:3所示；本发明首次从蒺藜苜蓿中分离出MtPRP4基因，并通过实验验证了其在调控蒺藜苜蓿生长发育和增强非生物胁迫抗性方面的功能，填补了蒺藜苜蓿中PRP基因研究的空白，为理解PRP基因在豆科植物中的功能提供了新的视角。

技术研发人员：赵立娜,孙占敏,白柳,吴燕民,石凤翎,张雨桐,梁哲,张志强,唐益雄
受保护的技术使用者：内蒙古农业大学
技术研发日：
技术公布日：2025/4/28