[发明专利]水稻磷饥饿信号抑制基因OsSPX1及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及一种磷代谢调控因子OsSPX1的应用。

背景技术

水稻(Oryza sativa L.)是我国主要粮食作物之一。磷是植物生长所必需的大量营养元素之一，磷元素对水稻优质高产具有重要意义。

磷是植物生长发育的大量必需元素，在许多信号转导途径中也起到了关键作用，研究表明磷胁迫信号在植物中有特异的调控途径(Rubio et al.，2001；Hou et al.，2005)。

由于磷素(PO43-，HPO42-，H2PO4-)在酸性与碱性土壤中的强烈固定作用，使得土壤中可以被植物吸收利用的有效磷浓度要大大低于其它大量元素，在大多数生态系统中，土壤有效磷<10υM，这一浓度要比植物组织器官中的有效磷浓度(5-20mM)低几个数量级(Raghothama，1999)。植物在长期的进化过程中形成了各种适应磷胁迫的机制，包括根系发生与根构型适应，生理代谢适应以及与菌类共生等等，以此来提高对可溶性磷的吸收和利用效率以及对固定态磷的吸收能力。但在作物中(包括水稻)，这种磷胁迫适应机制的分子途径还了解不多。

在酵母SYG1、PHO81和人类XPR1蛋白中发现一个保守结构域，定名为SPX结构域。编码以上三种蛋白的基因参与G蛋白耦联的信号转导过程，并与磷信号紧密相关。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基因OsSPX1及其在调控磷信号中的作用，发现并证明了对抑制水稻磷饥饿信号具有重要作用的基因OsSPX1的功能。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种水稻磷饥饿信号抑制基因OsSPX1编码的蛋白质，其具有SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列。

本发明还同时提供了编码上述蛋白质的基因OsSPX1，其具有SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列。

本发明还同时公开了上述基因OsSPX1的用途，用于在植物中模拟磷饥饿信号。

作为本发明的基因OsSPX1的用途的改进，用于提高植物对磷酸盐的吸收速率。

作为本发明的基因OsSPX1的用途的进一步改进，植物为水稻。

作为本发明的基因OsSPX1的用途的进一步改进，以OsSPX1的cDNA片段作为目标基因、以35SpCAMBIA1301作为载体，进行转基因超量表达，将该基因转入水稻中。

本发明是这样实现的：

本发明利用OsSPX1的cDNA片段作为目标基因，进行转基因超量表达，将该基因转入水稻品种日本晴，转基因植株表现出有效磷水平和全磷水平极显著提高的现象。

磷饥饿信号抑制基因负责植物体内磷信号调控，对植物磷元素代谢有重要意义。发明人对水稻基因组及基因注释数据库进行分析[TIGR(http://www.tigr.org)，KOME(http:∥cdna01.dna.affrc.go.ip/cDNA/)]，发现了水稻中一个包含SPX domain的基因；水稻基因组中有若干个包含SPX结构域的基因，申请人将其中SPX结构域保守程度最高的基因，命名为OsSPX1基因。可根据GeneBank公布的全长cDNA序列设计引物，以水稻日本晴叶的cDNA为模板，扩增得到OsSPX1的全长cDNA。经测序确定其实际的cDNA序列，并与网上公布的cDNA序列和基因组序列用DNAstar的MegAlign软件比对分析，以确定其内含子和外显子的结构。

OsSPX1全长基因组序列为4556bp，全长cDNA为888bp(如SEQ ID NO：1所示)，编码295个氨基酸(如SEQ ID NO：2所示)。该基因包括3个外显子，2个内含子。本发明是通过PCR方法，从日本晴OsSPX1基因的cDNA里扩增出一段cDNA干涉的靶序列，使用干涉载体构建方法，最后连接到超量表达载体35SpCAMBIA1301上。再进行遗传转化，在水稻品种日本晴中，超量表达这个基因RNAi片段，干涉OsSPX1基因的表达。在转基因T₂代植株中发现，转基因植株中的有效磷和全磷水平都显著高于野生型植株。

本发明的优点在于：