[发明专利]人参氨基酸转运蛋白基因PgLHT及其编码蛋白和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物基因工程技术领域，涉及改良植物性状，具体是促进氨基酸转运、参与人参等植物胁迫反应的相关基因及其蛋白和应用。本发明在调节植物有机营养代谢、防御反应和提高人参等植物的栽培品质方面有着重要的应用价值。

背景技术

人参（P.ginseng C.A.Meyer）为五加科人参属多年生草本植物，是名贵中药材。但是人参是一种忌连作的植物，而且对土壤的营养等要求十分苛刻，其中氮对人参的生长非常重要。人参体内的许多重要化合物均含有氮，如蛋白质、核酸、氨基酸、色素以及一些生长激素等。在人参的栽培和组织及细胞培养过程中，无机氮通常是其生长的限制因子，氮肥的不合理施用不仅对人参的品质和产量造成不良的影响，而且还引起环境退化。因而氮素的施用以及植物对氮素的吸收代谢研究日益受到重视。随着研究手段的改进和研究的深入，有越来越多的证据表明植物也能吸收有机态氮。人参种植地气候常年低温，土壤有机质通过微生物的矿化作用受抑制，因而土壤有机质含量高，无机氮含量常常较低；有机氮含量常高于无机氮，因而有机氮对生长在这一地带的植物和微生物非常重要。

植物细胞质膜控制着养分的进出，有研究表明，细胞能通过质膜上的特异性载体蛋白主动吸收氨基酸。近年来对蓖麻、拟南芥质膜的氨基酸转运蛋白研究较多。此外，盐胁迫也能诱导一些植物产生氨基酸转运蛋白，如盐胁迫诱导拟南芥产生两个脯氨酸转运蛋白（Rentsch，1996），但Igarashi等（2000）报道，水稻植株体内的脯氨酸转运蛋白（OsProT）不受盐胁迫的诱导。Boorer（1997）将主要在根中表达的拟南芥氨基酸转运蛋白AAPs克隆到爪蟾卵母细胞中表达来研究其对氨基酸的吸收，发现AAPs能转运中性、酸性和碱性等多种氨基酸。

植物的第一个氨基酸转运蛋白基因（拟南芥AAP1/NAT2）的克隆和鉴定就是采用使植物cDNA在缺失某一氨基酸转运蛋白酵母突变体上表达而进行功能互补。因缺失某一氨基酸转运蛋白的酵母不能吸收该氨基酸，而将植物的该转运蛋白基因导入酵母中表达后该酵母就可以吸收该氨基酸。拟南芥AAP1/NAT2可转运多种氨基酸，但更倾向运转中性氨基酸，它含有486个氨基酸残基，有11个跨膜结构域。其中N末端处于细胞质内，C末端面向细胞外，已知His337对AAP1/NAT2的结构和功能是关键的氨基酸残基，其改变将影响该转运蛋白对氨基酸的运转（Bush等，1996；Chang和Bush，1997）。AAP1/NAT2在植物组织中广泛表达，其在体内可能参与氮再分配。拟南芥的两个脯氨酸转运蛋白基因ProT1、ProT2已被分离，ProT1在所有器官中表达，尤其是根、茎、花中表达量大，ProT2则遍布整个植株，水或盐胁迫能诱导ProT2强烈表达，说明在胁迫条件下ProT2在氮分配方面起重要作用（Rentsch等，1996）。从拟南芥克隆得的赖氨酸、LHT1在所有组织中表达，在幼苗的根、幼叶、花、花粉以及长果中强烈表达，说明LHT1参与将赖氨酸转运到异养组织中。Bick等（1998）获得蓖麻两个氨基酸转运蛋白基因RcAAP1、RcAAP2，在幼苗的子叶和根中表达量大，RcAAP1主要在根中表达，其转录物分布于根尖多种类型细胞中，包括表皮、皮层，中柱细胞中也有较多的表达量，表明这两个转运蛋白可能参与种子发芽和从土壤中吸收氨基酸，还可能参与侧根发生或木质部的氨基酸运输。研究亦发现蓖麻RcAAP3氨基酸转运蛋白可参与积累氨基酸供蛋白质合成，不仅寒冷地带植物可以吸收氨基酸的植物，农作物也可吸收氨基酸。Liu等（2010）研究发现拟南芥转运蛋白AtLHT1通过调节谷氨酰胺等氨基酸的动态平衡参与SA介导的防御反应。这些发现对植物有机营养代谢及其防御反应方面具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够促进氨基酸转运和参与人参等植物胁迫反应相关的基因序列如SEQ ID NO.1所示及其编码的蛋白序列如SEQ ID NO.2所示，为今后开发基因工程产品奠定基础。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明提供了一种人参氨基酸转运蛋白基因PgLHT，其基因序列如SEQ ID N0.1所示。

本发明还提供了一种用于扩增PgPDR1基因的简并引物对，所述引物对如SEQ ID N0.5和SEQ ID N0.6所示。