[发明专利]一种来自黑曲霉的植酸酶基因phy1883及其在提高水稻分蘖数和有效穗数中的应用

说明书

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及黑曲霉菌株JAUCC1883的植酸酶基因phy1883及其在低磷土壤环境下种植水稻提高水稻分蘖数和有效穗数的应用。本发明克隆植酸酶phy1883基因，通过遗传转化水稻增加了水稻的分蘖数和有效穗数，为水稻的分子育种提供了基因元件，特别是在低磷土壤中水稻的选育提供了分子育种的基因元件，从而达到减施磷肥、减少环境污染、降低环境富营养化的效果。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及黑曲霉菌株JAUCC1883的植酸酶基因phy1883及其在低磷土壤环境下种植水稻提高水稻分蘖数和有效穗数的应用。

背景技术

水稻是重要的粮食作物。磷是水稻生长发育所必需的大量营养元素，水稻主要通过根系从土壤中吸收有效态磷(Bieleski R.Phosphate pools，phosphate transport，andphosphate availability.Annual review of plant physiology，1973,24(1)：225-252.)。我国水稻土低磷土壤(土壤有效磷10mg/kg)面积约占耕地面积的50％(鲁如坤.土壤磷素水平和水体环境保护.磷肥与复肥，2003，18(1)：4-8.)。在土壤耕作层有机磷的累积常常达到总磷的20～80％，其中肌醇六磷酸盐(植酸盐)占44.3％(严玉鹏，万彪，刘凡，等.环境中植酸的分布、形态及界面反应行为.应用与环境生物学报，2012，18(3)：494-501.)。水稻根系难以直接吸收利用植酸盐。

众所周知，水稻产量由有效穗数、每穗实粒数和千粒重构成，有效穗数是分蘖数与分蘖成穗率的乘积。土壤有效磷低是制约水稻分蘖发生的主要因素，Vejchasarn et al的研究发现在低磷条件下分蘖数减少41％(Vejchasarn P，Lynch JP，Brown KM.Geneticvariability in phosphorus responses of rice root phenotypes.Rice，2016，9:29.)。

植酸酶(Phytase)是指水解植酸(肌醇1,2,3,4,5,6-六磷酸)的磷酸单酯键从而释放无机磷酸的酶的总称(Mullaney EJ，Ullah AH.The term phytase comprises severaldifferent classes of enzymes.Biochemical and Biophysical ResearchCommunications，2003，312(1)：179-184.)。真菌是产生植酸酶的主要微生物类群，随着分子育种技术的发展，来自真菌的植酸酶基因可以直接遗传转化植物，如真菌植酸酶基因转入玉米后，可在根系高效表达，产生大量植酸酶并向根外分泌从而提高玉米根系对土壤中有机磷的吸收利用(侯文通.转植酸酶基因(phyA2)玉米磷高效利用机理.中国农业科学院,2013.)。

从真菌黑曲霉中克隆植酸酶基因并构建重组载体遗传转化水稻，根系释放植酸酶以分解土壤中的植酸(盐)进而吸收利用磷元素，不仅可以减少外施磷肥带来的环境污染，也可以降低生产成本。

发明内容

本发明的目的在于解决低磷土壤种植条件下水稻对土壤中植酸(盐)中磷元素吸收利用问题，提供植酸酶基因phy1883在转化水稻后提高水稻分蘖数和有效穗数的应用。。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

本发明以江西农业大学食药用菌工程技术研究中心筛选的高植酸酶酶活菌株黑曲霉JAUCC1883的DNA为模板，扩增出植酸酶基因phy1883以及其CDS序列。