專(zhuān)利名稱(chēng)：植物耐低氮脅迫相關(guān)蛋白GmDUF-CBS及其編碼基因與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植物耐低氮脅迫相關(guān)蛋白GmDUF-CBS及其編碼基因與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
在過(guò)去的50年里，世界人口雖然增加了一倍，但世界糧食產(chǎn)量也有顯著提高，因此有效地緩解了世界饑餓水平。然而，在今后的50年隨著人口的進(jìn)一步增長(zhǎng)，有效地增加糧食產(chǎn)量將成為一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，主要是受可耕地面積的減少、水資源短缺、全球氣候驟變、飲食習(xí)慣的改變以及生物燃料的生產(chǎn)會(huì)消耗生物量等一系列問(wèn)題的影響。此外，農(nóng)民的花費(fèi)特別是肥料的消費(fèi)很高，同時(shí)化肥的大量使用也造成了很大的環(huán)境問(wèn)題。對(duì)許多農(nóng)作物來(lái)說(shuō)，施加氮肥是單一成本投入最高的，由于其產(chǎn)量是能源密集型的，因此花費(fèi)由能源價(jià)格決定。隨著化肥的引入，為了實(shí)現(xiàn)提高單位面積產(chǎn)量的目標(biāo)，把氮肥的應(yīng)用與經(jīng)濟(jì)最佳水平緊密聯(lián)系。但是，實(shí)際上作物實(shí)際氮肥利用率是很低的。氮復(fù)合物主要有硝態(tài)氮和銨態(tài)氮兩種形式，在土壤中很不穩(wěn)定，作物可利用的只有30-40%左右，超過(guò)60%的氮通過(guò)揮發(fā)、淋失、脫氮以及微生物分解等途徑流失掉了。據(jù)估計(jì)，氮利用效率每增加1%每年將節(jié)省11億美元。因此，為了減少氮損失，減少環(huán)境污染，減少投入成本，發(fā)展氮高效的作物品種是關(guān)鍵。營(yíng)養(yǎng)高效利用不僅可以使植物在低營(yíng)養(yǎng)條件下生長(zhǎng)并增產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本和充分利用邊際土地資源，而且可以減少因施肥造成的資金投入和環(huán)境污染，改良土壤和改善生態(tài)環(huán)境，保持農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此從基因水平上進(jìn)行探索以提高植物的氮素營(yíng)養(yǎng)利用率，提高植物對(duì)低氮土壤適應(yīng)性，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種植物耐低氮脅迫相關(guān)蛋白GmDUF-CBS及其編碼基因與應(yīng)用。
本發(fā)明所提供的與植物耐低氮脅迫相關(guān)的蛋白質(zhì)，來(lái)源于大豆(Glycinemax (L.)Merr.),名稱(chēng)為GmDUF-CBS,該蛋白質(zhì)為如下a)或b)的蛋白質(zhì):
a)由序列表中序列I所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；
b)將序列表中序列I的氨基酸序列經(jīng)過(guò)一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物耐低氮脅迫相關(guān)的由(a)衍生的蛋白質(zhì)。
序列表序列I所示的氨基酸序列487個(gè)氨基酸殘基組成。
為了使上述(a )中的蛋白便于純化，可在由序列表序列I所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)的氨基末端或羧基末端連接上如表I所示的標(biāo)簽。
表I標(biāo)簽的序列
標(biāo)簽殘基序列 Poly-Arg5-6 (通常為 5 個(gè))RRRRR
權(quán)利要求
1.一種蛋白質(zhì)，是如下a)或b)的蛋白質(zhì): a)由序列表中序列I所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)； b)將序列表中序列I的氨基酸序列經(jīng)過(guò)一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物耐低氮脅迫能力和/或種子產(chǎn)量相關(guān)的由(a)衍生的蛋白質(zhì)。
2.權(quán)利 要求1所述蛋白質(zhì)的編碼基因。
所述蛋白質(zhì)的編碼基因具體可為如下I)或2)或3)的基因: 1)其核苷酸序列是序列表中序列2所示的DNA分子； 2)與I)限定的DNA序列至少具有70%、至少具有75%、至少具有80%、至少具有85%、至少具有90%、至少具有95%、至少具有96%、至少具有97%、至少具有98%或至少具有99%同源性且編碼權(quán)利要求1所述蛋白質(zhì)的DNA分子； 3)在嚴(yán)格條件下與I)或2)限定的DNA序列雜交且編碼權(quán)利要求1所述蛋白質(zhì)的DNA分子。
3.含有權(quán)利要求2所述基因的重組載體、表達(dá)盒、轉(zhuǎn)基因細(xì)胞系、重組菌或重組病毒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的重組載體，其特征在于:所述重組載體是在載體PCXSN的兩個(gè)Xcm I位點(diǎn)間插入了權(quán)利要求2所述基因。
5.權(quán)利要求1所述蛋白質(zhì)及權(quán)利要求2所述基因在調(diào)控目的植物的耐低氮脅迫能力和/或種子產(chǎn)量中的應(yīng)用。
6.一種提高目的植物耐低氮脅迫能力和/或種子產(chǎn)量的方法，包括在所述目的植物中導(dǎo)入權(quán)利要求2所述基因的步驟。
7.一種培育轉(zhuǎn)基因植物的方法，包括如下步驟:在所述目的植物中導(dǎo)入權(quán)利要求2所述基因，得到耐低氮脅迫能力和/或種子產(chǎn)量高于所述目的植物的轉(zhuǎn)基因植物。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于:所述導(dǎo)入是通過(guò)權(quán)利要求4所述重組載體實(shí)現(xiàn)的。
9.根據(jù)權(quán)利要求5—8中任一所述的應(yīng)用或方法，其特征在于:所述目的植物為單子葉植物或雙子葉植物，所述雙子葉植物具體可為擬南芥(Arabidopsis thaliana)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或5—9中任一所述的應(yīng)用或方法，其特征在于:所述低氮是指所述目的植物可利用的氮量低于其正常生長(zhǎng)發(fā)育的需要量； 所述耐低氮脅迫能力與經(jīng)所述低氮脅迫的植物的種子產(chǎn)量、和/或器官總鮮重、和/或器官總氮量、和/或器官總蛋白量正相關(guān)；所述器官為葉和/或莖。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種植物耐低氮脅迫相關(guān)蛋白GmDUF-CBS及其編碼基因與應(yīng)用。該蛋白質(zhì)GmDUF-CBS來(lái)源于大豆(Glycine max(L.)Merr.)，為如下a)或b)的蛋白質(zhì)a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；b)將序列表中序列1的氨基酸序列經(jīng)過(guò)一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物耐低氮脅迫和/或種子產(chǎn)量相關(guān)的由(a)衍生的蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證明，將含有序列表序列2所示DNA分子的重組表達(dá)載體pCXSN-GmDUF-CBS轉(zhuǎn)化擬南芥得到的T3代純合轉(zhuǎn)基因植株經(jīng)低氮脅迫培養(yǎng)后，其單株種子產(chǎn)量、葉和主莖的總鮮重、總氮量和總蛋白量均明顯高于相同條件下的野生型擬南芥植株。本發(fā)明在培育低氮適應(yīng)性植物方面具有重要意義。
文檔編號(hào)C12N15/63GK103172718SQ20131006600
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月1日
發(fā)明者郝青南, 朱曉玲, 沙愛(ài)華, 單志慧, 陳海峰, 陳李淼, 張嬋娟, 陳水蓮, 張曉娟, 周蓉, 周新安 申請(qǐng)人:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所