[发明专利]人工合成的融合基因PhyLf与重组载体以及改良作物磷有效性和抗菌活性的方法

说明书

人工合成的融合基因PhyLf与重组载体以及改良作物磷有效性和抗菌活性的方法。本发明公开了一种植酸酶‑乳铁蛋白肽融合基因、一种植酸酶‑乳铁蛋白肽融合蛋白、一种重组载体和一种改变作物性状的方法。通过上述技术方案，本发明能够使得作物在表达植酸酶的同时，还能表达出乳铁蛋白肽，从而使得进食含转植酸酶‑乳铁蛋白肽作物的进食者既能够更高效地利用作物的营养，还能够同时提高进食者的抗菌防病能力。

技术领域

本发明涉及农业生物技术领域，具体地，涉及一种蛋白酶识别位点序列连接的植酸酶-乳铁蛋白肽融合基因、一种植酸酶-乳铁蛋白肽融合蛋白、一种重组载体和一种改变作物性状的方法。

背景技术

植酸又称肌醇六磷酸(Inositol-hexakisphosphate，IP₆)，是自然界最丰富的肌醇磷酸，广泛存在于作物的籽实中。谷类中植酸的含量一般为0.06％～2.22％，其含量占种子总磷量的65％～85％，占酸性肌醇磷的90％以上。植酸分子中磷的含量高达28.2％(每1分子植酸可以固定多达6个磷酸基团)，植酸磷是植物性食物/饲料中磷的主要存在形式，植酸磷只有先分解为无机磷后才能被人和单胃动物吸收利用。植酸磷的降解需要有酶的参与，但人、单胃家畜和家禽消化道缺乏水解植酸磷的植酸酶，导致他们食物中磷的利用率仅40％左右。为了补充有效磷的不足，必须在食物中添加无机磷酸盐。这一方面浪费了宝贵的磷矿资源，因为无机磷资源在世界上已处于匮乏状态；另一方面未消化的植酸磷经排泄作用进入生物圈，增加了环境中磷的排放量，引起水体富营养化等严重的环境问题，使日益恶化的环境雪上加霜(Prasad et al.Current Science,2015,108(7):1315-1319)。

植酸在植物生长发育过程中起重要作用，然而对于人和单胃动物而言，它却是极强的抗营养因子。因为，植酸的肌醇环上结合有6个磷酸基团，使其带上密集的负电荷，具有很强的螯合能力，强烈吸引金属阳离子(如Ca²⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Mn²⁺、Zn²⁺等)，并与之形成稳定的螯合物，从而使这些金属离子不能被单胃动物吸收利用(何忠武.粮食与饲料工业,2014,(1):54-57)；或者与带正电的蛋白质基团(赖氨酸的ε-氨基、精氨酸和组氨酸的胍基等)反应，或者可以通过带正电的金属离子(如Ca²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺等)与带负电的蛋白质基团(游离羧基和组氨酸上未质子化的咪唑基)发生间接反应，即静电相互作用，由此形成的植酸-蛋白质复合物以及植酸-矿物质-蛋白质不溶性复合物会改变蛋白质的结构，降低其溶解度，并进而影响该蛋白质的消化率(王艳等.粮食科技与经济,2014,39(1):59-62.39)或该蛋白质的功能(王新坤等.食品科学,2014,35(3):301-306)。

降低植酸抗营养作用的方法有三种：一是通过对植物性食物的后期处理来降解植酸，降低植酸含量，如浸泡、发芽、发酵、添加外源植酸酶等。二是培育低植酸品种，降低植物性食物中的植酸含量。目前已经获得了玉米、大麦、水稻和大豆等的低植酸突变系，其籽实植酸含量减少了50％以上，显著改善了有机磷的有效利用。三是利用基因工程方法在植物种子中表达外源植酸酶基因，研制转植酸酶基因植物，提高植物内源植酸酶的含量，有效分解植酸，进而降低植酸含量，提高其有机磷利用率的同时，解除植酸的抗营养作用。