[发明专利]一种大豆根特异的高效磷转运蛋白

说明书

技术领域

本发明属于基因工程领域，特别涉及一种大豆转运蛋白及应用。 

背景技术

磷是生物生长发育的重要营养元素之一，是蛋白质、核酸、脂类以及各种重要的小分子(如能源供应者ATP)的重要组成成分，是各种代谢(如糖降解)必须的中介物，是生长发育的调节物(如磷酸化)。因此，施加磷肥对提高农产量起着关键作用。但是，磷是一种不可再生的资源，由于长期以来的过度利用，使得磷正在逐步成为一种地球上即将消失的矿产资源，在不远的将来，磷将制约各国的经济和政治命脉，磷也将成为许多国家的战略物资(Steven Van Kauwenbergh)。 

然而，为了提高作物的产量，农业上还在不断增加磷的施用量。据报道，我国小麦产区的磷施用量是小麦生长发育所需的两倍(Vitousek，等，2009)；另外，人和动物粪中含有大量的磷也被直接释放到环境中。结果导致土壤和水体中磷含量大量增加，引起环境污染。同时，在水体和土壤中的磷大多数是植物不可利用的有机磷。这样，导致了土壤中的有效磷含量低。因此，提高植物对磷的利用率对于减少农业磷的施用量，维护生态安全，提高作物的产量，保障国家磷的战略安全等方面具有重要和关键的意义。 

大豆是重要的农作物之一，是植物蛋白质、食用油、生物柴油以及异黄酮和卵磷脂等次生代谢产物的重要来源，其产量与土壤磷的供应量和植株对磷的吸收能力直接相关。 

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种大豆根特异的磷转运蛋白GmPHT06。 

本发明的另一目的是提供编码上述大豆根特异的磷转运蛋白GmPHT06的基因。 

本发明的再一目的是提供上述编码大豆根特异的磷转运蛋白GmPHT06的基因在提高植物对磷的利用率以及提高植物在磷胁迫下的抗逆能力中的应用。 

为了实现本发明目的，本发明的一种大豆根特异的磷转运蛋白GmPHT06，其具有SEQ ID No.2所示的氨基酸序列或该序列经替换、缺失和/或添加一个或几个氨基酸形成的具有同等功能的氨基酸序列。 

本发明还提供编码上述蛋白的基因，其具有SEQ ID No.1所示的核苷酸序列。 

本发明还提供含有编码大豆根特异的磷转运蛋白GmPHT06基因的载体及含有该载体的宿主细胞。 

本发明还提供含有编码大豆根特异的磷转运蛋白GmPHT06基因的转化植物细胞及转基因植物。 

本发明进一步提供编码大豆根特异的磷转运蛋白GmPHT06的基因在提高植物对磷的利用率以及提高植物在磷胁迫下的抗逆能力中的应用。优选地，所述植物为拟南芥、大豆等。 

本发明提供的GmPHT06基因(全称为Glycine max phosphate transporter 06)是从大豆垦农18(由东北农业大学提供)中克隆到的基因，基因的开发阅读框为1602bp，它编码534个氨基酸；大豆根特异的磷转运蛋白GmPHT06具有12个跨膜域(图1)和植物PHT1特征域GGDYPLSATIxSE(图2)；用实时定量PCR(quantitative real-time RT-PCR，qRT-PCR)方法检测到GmPHT06基因主要在大豆根器官中特异表达(图3)，未检测到GmPHT06基因在大豆叶、茎、花和种子等地上器官中的表达(图3)，GmPHT06基因的表达显著受低磷胁迫的诱导(图3)；GmPHT06蛋白在细胞中定位于细胞膜(图4)； GmPHT06基因能恢复酵母的磷转运蛋白双突变体PAM2(即Δpho84/Δpho89)的表现型，可以在低磷条件下正常生长(图5)；动力学分析显示GmPHT06蛋白具有对磷高亲和力的特点(图5)。 

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果： 

(1)本发明提供了大豆根特异的磷转运蛋白GmPHT06(氨基酸序列如SEQ ID No.2所示)及编码该蛋白的基因(核苷酸序列如SEQ IDNo.1所示)。 

(2)过表达GmPHT06基因可以提高酵母对磷的利用率。 

(3)本发明提供的大豆根特异的磷转运蛋白GmPHT06可用于提高各种植物对磷的利用率，提高植物在磷胁迫下的抗逆能力，从而提高植物的产量。 

附图说明