[发明专利]烟草NtAAP3基因在烟草中应用

说明书

本发明属于烟草基因组基因功能解析技术领域，具体涉及烟草NtAAP3基因在烟草中应用专利申请。烟草NtAAP3与氨基酸转运相关，在将其沉默后，烟草中酪氨酸、脯氨酸和天冬酰胺含量明显下降，总蛋白质含量明显下降；另一方面，烟草NtAAP3基因与烟草中色素类物质含量调节相关，在将其沉默后，烟叶中叶绿素a/b、总叶绿素和类胡萝卜素等色素类物质含量有明显升高。本申请对NtAAP3基因与氨基酸调控、蛋白质含量调控以及色素含量调控之间的关系进行了初步明确，对于阐述NtAAP3基因对氨基酸的吸收、转运、氮素利用和调控植物抗逆性等方面的功能奠定理论基础。

技术领域

在本发明属于烟草基因组基因功能解析技术领域，具体涉及烟草NtAAP3基因在烟草中应用专利申请。

背景技术

氨基酸作为酶和蛋白质的基本组成单位，不仅是植物体内有机氮的载体和重要次生代谢产物的前体，还对植物的生长发育起着至关重要的作用。植物可以通过根部从土壤中吸收以铵盐和硝酸盐形式存在的无机氮，并将其同化生成氨基酸，也可以直接从土壤中吸收氨基酸，还可以在叶片中自主合成氨基酸。植物体内氨基酸的吸收和转运依赖于氨基酸转运蛋白，该蛋白位于生物膜上，根据序列的同源性和功能分为：APC超家族（aminoacid，polyamine and choline transporters superfamily）和ATF超家族（Amino acidtransporter family）；其中ATF超家族又分为AAPs（Amino acid permeases）、LHTs（Lysinehistidine transporters）、ProTs（Proline transporters）、γ-GATs（γ-aminobutyrictransporters）、ANTs（ Aromatic and neutral amino acid transporters）和AUX（Auxin-resistant family）这6个亚家族，其中对于AAPs（Amino acid permeases）亚家族的研究相对深入。

人们最早是在拟南芥中发现并分离出了氨基酸通透酶（AAPs），该AAPs基因家族共8个成员（AtAAP1～8），主要负责转运酸性和中性氨基酸，其中AtAAP1基因在胚乳和子叶中高表达，与根部谷氨酸盐和中性氨基酸的运输密切相关，同时还可以影响植物种子的重量和数量；AtAAP2和AtAAP3基因在茎和根的韧皮部表达量较高，负责韧皮部氨基酸的转运；AtAAP5基因主要在根皮层中高表达，介导精氨酸和赖氨酸的运输；AtAAP6基因在根部表达量高，负责调节筛管分子中氨基酸的成分和含量；AtAAP8基因在种子发育初期调控氨基酸向胚乳的转运。

对于农作物而言，AAPs的研究主要集中在水稻上，不过在玉米、马铃薯等农作物中也有相关报道。水稻AAPs基因家族多达19个成员，其中OsAAP3基因与赖氨酸和精氨酸的转运相关，抑制该基因的表达可以使水稻的穗数和分蘖数增加，从而提升水稻氮素利用率，增加产量；OsAAP6基因参与调控水稻营养品质和蛋白质含量。Pan等利用酵母功能互补实验发现玉米ZmAAP4基因能够调控多种氨基酸的转运，尤其对谷氨酸和脯氨酸亲和力强。Koch等通过RNAi技术发现马铃薯StAAP1基因在从叶片到根茎的氨基酸运输中发挥着重要作用。