[发明专利]一种香根草水孔蛋白基因VzPIP2-1 及其植物表达载体和应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程领域，涉及一种香根草水孔蛋白基因VzPIP2-1及其植物表达载体和应用。

背景技术

香根草(Vetiveria zizanioides L.)是禾本科香根草属多年生C₄类草本植物，原产于印度等热带地区，一般只开花，不结果实和种子，以分蘖方式繁殖，不会自然扩散为杂草，株高1.5～2.0m，根系发达，深2.0～3.0m。它具有综合抗性强、生物产量高、栽培技术简单、用途广泛等优点，植株地上部主要成分纤维素、半纤维素水解后的葡萄糖、木糖含量与已报道的能源植物柳枝稷接近，近年来被广泛应用于农业水土保持、工程边坡固定、矿山生态恢复和土地复垦、净化水体、污染物清除等环保领域。香根草还具有提取香根油，作为饲用、编织、食药用菌栽培和造纸原料等经济用途（徐礼煜等，2003；徐礼煜和夏汉平，2008;毛萍等，2011）。

植物的水孔蛋白（Aquaporins,AQPs）是一类位于细胞质膜和内膜上的通道蛋白，主要介导水和部分中性小分子溶质（如尿素、甘油、硼酸和硅酸）及气体（如氨、CO₂）的跨膜转运,不难看出它与植物体内的水分代谢关系至关密切（Maurel等，2008）。AQPs是一个大家族，一般由250-300个氨基酸残基组成，其分子量在26-34KDa之间，从微生物到高等动物和植物的水孔蛋白的一级结构是高度保守的（Zhao等，2008）。根据其多肽序列的长度和分布情况，植物水孔蛋白可以分为四类：质膜内在蛋白（PIPs）、液泡膜内在蛋白（TIPs）、与大豆NOD26同源的内在蛋白（NIPs）和小碱性内在蛋白（SIPs），其中PIPs主要分布在质膜上，也是数量最大的一类。PIPs又被分为PIP1和PIP2两个亚类（Kaldenhoff和Fischer，2006；Zhao等，2008）。

众所周知，蒸腾作用（蒸腾拉力）是植物进行水分吸收和运输的主要动力，特别是在照光条件下，植物的吸水（或运转）速率与蒸腾速率一般呈正相关的关系。植物进行蒸腾作用会导致体内水分散失，蒸腾速率越大，水分散失越多，甚至会破坏植物体内的水分平衡，引起水分亏缺和植株伤害。因此，植物的蒸腾速率须与其吸水速率(或含水量)相呼应，才能发挥蒸腾作用在植物生长和发育过程中许多积极的生理作用（比如促进植物矿质营养吸收、降低叶片温度和有利于CO₂同化等）。目前对香根草的科学研究，主要集中在重金属土壤植物修复(Chen et al.,2004)、水土保持和工程边坡固定(Are et al.,2011)等生态环保应用方面，有关香根草的基因组学、基因克隆及功能等研究尚未见报道。所以，克隆香根草PIPs基因，通过构建植物表达载体和转植物基因操作，分析其在植物体内水分吸收和运转过程中的调控作用及其与植株蒸腾速率间的关系，对于深入揭示香根草PIPs基因在植物水分关系中的分子和生理功能，都具有重要的理论和实践意义。经检索目前未见这方面的报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种香根草水孔蛋白基因VzPIP2-1。

本发明的另一目的是提供含有该基因的植物表达载体。

本发明的又一目的是提供该基因的应用。

本发明的目的可通过如下技术方案实现：

香根草质膜水孔蛋白VzPIP2-1基因，其CDS序列如SEQ ID NO.1所示。

所述的VzPIP2-1基因编码的蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

含有所述的VzPIP2-1基因的植物表达载体。

所述的植物表达载体，优选将所述的VzPIP2-1基因插入到pCambia1300-GFP载体KpnI、SpeI酶切位点间所得。

所述的VzPIP2‐1基因在构建高吸水能力和/或水运转能力的转基因植物中的应用。

所述的含VzPIP2‐1基因的植物表达载体在构建或创制高吸水能力和/或水运转能力的转基因植物中的应用。

有益效果：