[发明专利]一种适合在作物中表达的中性植酸酶基因、表达盒及其用途

说明书

本发明提供了一种适合在作物中表达的中性植酸酶基因、表达盒及其用途。该中性植酸酶基因由芽孢杆菌中的中性植酸酶基因经高等植物优选密码子优化而来，为使该基因产物能分泌到胞外，在基因的5'端加有一段胡萝卜的分泌信号肽编码序列，此融合基因由根系优先表达的水稻RCg2基因启动子驱动，Nos终止子终止，经基因枪共转化，该融合基因的表达盒被转入作物，在植酸磷为唯一磷源的MS培养基上培养后，转基因植株的生物量显著高于对照，说明转基因植株能有效利用培养基中的植酸磷，预示该基因在提高作物对中性土壤植酸磷的利用效率方面有潜在应用价值。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，涉及一种适合在作物中表达的中性植酸酶基因、表达盒及其在提高作物有机磷利用效率方面的用途。

背景技术

磷是作物生长最重要的大量元素之一，为实现作物高产，通常要使用大量的磷肥，但磷肥施入土壤后，很快被土壤颗粒吸附并形成难溶的磷酸盐，大大减低了磷肥的有效性。近些年，随着秸秆还田措施的实施和畜禽养殖业的发展，大量的有机磷施用到土壤当中，提高了土壤有机磷的含量。自然条件下，作物能分泌一些有机酸和少量磷酸酯酶（主要是植酸酶），降低根际pH，分解一些难溶的磷酸盐和有机磷，但效率较低。

土壤中总有机磷含量的20-50%为植酸磷，为提高作物对植酸磷的利用能力，人们通过在作物中过量表达或组织特异性表达外源植酸酶基因，已取得了较好的进展。比如，专利号为ZL200510105543.0的中国专利报道，在玉米和油菜中过表达来自于黑曲霉的植酸酶基因提高了这两种作物对培养基中有机磷的利用效果；Hong等人在甘薯中过表达来自于大肠杆菌的appA基因，不但提高了对土壤有机磷的利用率，还提高了甘薯的产量；申请号为200910036465.1的中国发明专利报道说，在大豆中过表达来自拟南芥的紫色酸性磷酸酶基因提高了大豆获取沙培中植酸磷的能力，进而增加了转基因大豆的生物量和磷吸收量。目前在作物中表达的微生物来源的植酸酶基因，其最适pH几乎都偏酸性，一般在2.5-6.0，植物来源的植酸酶最适pH范围较窄，一般在4.8-6.0，两种来源的植酸酶pH都偏酸性，因此，这些转植酸酶基因的作物比较适合在偏酸性的土壤上种植。

我国的土壤类型众多，总的趋势是南方的土壤多偏酸性，中部的土壤偏中性，而北方的土壤多偏碱性，如何提高中碱性土壤上作物对植酸磷的利用效率还是一个值得研究的问题。

在水产养殖方面，申请号为201110171735.7的中国发明专利公开了一种来自芽孢杆菌的中性植酸酶PhyH，其最适pH为7.0，在pH6.0-8.0范围内有80%以上相对酶活性，该基因比较适合在中性土壤上种植的作物应用，只是直接在作物中表达来自芽孢杆菌的中性植酸酶基因，表达效率会比较差，由于原核生物和高等植物的密码子使用效率有一些差别，会导致基因的表达水平比较低，进而影响其作用效果，因此，如何提高上述中性植酸酶基因在作物中的表达效率是本发明所要解决的关键问题。

发明内容

本发明提供了一种适合在作物中表达的中性植酸酶基因、表达盒及其在作物高效利用中性pH条件下植酸磷能力方面的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适合在作物中表达的中性植酸酶基因，具有如SEQ ID NO.1所示的DNA序列。

进一步地，还可以将序列表中SEQ ID NO.1所示的DNA序列经过一个或几个碱基的替换和/或缺失和/或添加但其作用效果并未明显改变的DNA序列。

进一步地，所述中性植酸酶基因，是由芽孢杆菌的中性植酸酶基因PhyH经高等植物优选密码子优化而来。

本发明还提供一种融合表达基因，在权利要求1所述的中性植酸酶基因的5´端连接一段用于胞外分泌的信号肽编码序列和GCC三个碱基，GCC三个碱基连接在信号肽编码序列的3´端。