Gmpplcyp8蛋白及其相关生物材料在调控植物固氮能力中的应用制造技术

技术编号:21907666 阅读:72 留言:0更新日期:2019-08-21 10:34
本发明专利技术公开了Gmpplcyp8蛋白及其相关生物材料在调控植物固氮能力中的应用。本发明专利技术还公开了Gmpplcyp8蛋白质在如下(1)‑(8)中任一种应用:(1)调控植物共生固氮或共生结瘤;(2)调控植物根瘤发育;(3)调控植物根瘤数目;(4)调控植物根瘤衰老进程;(5)调控植物根瘤固氮时间;(6)调控植物结瘤素基因的表达水平;(7)调控植物植株高度;(8)调控植物地上部分鲜重。本发明专利技术为获得高固氮基因编辑大豆新品种提供了基因资源,不仅在农业以及生态学上具有很重要的意义,而且在豆科作物固氮机制研究以及农业生产上具有一定的应用前景。

Application of Gmpplcyp8 Protein and Related Biomaterials in Regulation of Nitrogen Fixation Ability of Plants

【技术实现步骤摘要】
Gmpplcyp8蛋白及其相关生物材料在调控植物固氮能力中的应用
本专利技术属于植物基因工程
,具体涉及Gmpplcyp8蛋白及其相关生物材料在调控植物固氮能力中的应用。
技术介绍
目前农作物的高产很大程度上依赖于氮肥的使用,但大量施用氮肥,既增加生产成本,又造成环境污染,而固氮微生物与豆科植物之间的共生固氮是直接将大气中的氮气通过固氮酶转化为氨的生物过程,是最经济、最环保的一种生物固氮方式。大豆种子中蛋白质含量约为40%,含油量约为20%,是世界上最重要的油料作物和牲畜饲料原料。2018年全球大豆总产3.8亿吨,我国大豆产量也在1200多万吨左右,然而,大豆在种植中需要大量的氮源,在不过量施用氮肥的情况下,大豆中的氮,估计58-68%来自共生固氮。收获后,植物地下的根及根瘤中30-60%的氮又可以回补周围土壤。因此发挥豆科植物固氮作用,减少氮肥施用量,在农业以及生态学方面都具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何提高植物固氮能力。为了解决上述技术问题,本专利技术首先提供了Gmpplcyp8蛋白质或与Gmpplcyp8蛋白质相关的生物材料的新用途。本专利技术提供了Gmpplcyp8蛋白质或与Gmpplcyp8蛋白质相关的生物材料在如下(1)-(8)中任一种中的应用:(1)调控植物固氮能力或共生固氮能力或共生结瘤能力;(2)调控植物根瘤发育;(3)调控植物根瘤数目;(4)调控植物根瘤衰老进程;(5)调控植物根瘤固氮时间;(6)调控植物结瘤素基因的表达水平;(7)调控植物植株高度;(8)调控植物地上部分鲜重;所述Gmpplcyp8蛋白质是如下a)或b)或c)的蛋白质:a)氨基酸序列是序列2所示的蛋白质;b)在序列2所示的蛋白质的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白质;c)将序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有相同功能的蛋白质。为了使a)中的蛋白质便于纯化,可在序列表中序列2所示的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。表1、标签的序列标签残基序列Poly-Arg5-6(通常为5个)RRRRRPoly-His2-10(通常为6个)HHHHHHFLAG8DYKDDDDKStrep-tagII8WSHPQFEKc-myc10EQKLISEEDL上述c)中的蛋白质,所述一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加为不超过5个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。上述c)中的蛋白质可人工合成,也可先合成其编码基因,再进行生物表达得到。上述c)中的蛋白质的编码基因可通过将序列1所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子,和/或进行一个或几个碱基对的错义突变,和/或在其5′端和/或3′端连上表1所示的标签的编码序列得到。所述生物材料为下述A1)至A12)中的任一种:A1)编码Gmpplcyp8蛋白质的核酸分子;A2)含有A1)所述核酸分子的表达盒;A3)含有A1)所述核酸分子的重组载体;A4)含有A2)所述表达盒的重组载体;A5)含有A1)所述核酸分子的重组微生物;A6)含有A2)所述表达盒的重组微生物;A7)含有A3)所述重组载体的重组微生物;A8)含有A4)所述重组载体的重组微生物;A9)含有A1)所述核酸分子的转基因植物细胞系;A10)含有A2)所述表达盒的转基因植物细胞系;A11)含有A3)所述重组载体的转基因植物细胞系;A12)含有A4)所述重组载体的转基因植物细胞系。上述应用中,A1)所述核酸分子为如下1)或2)或3)所示的基因:1)其编码序列是序列1所示的cDNA分子或基因组DNA分子;2)与1)限定的核苷酸序列具有75%或75%以上同一性,且编码Gmpplcyp8蛋白质的cDNA分子或基因组DNA分子;3)在严格条件下与1)或2)限定的核苷酸序列杂交,且编码Gmpplcyp8蛋白质的cDNA分子或基因组DNA分子。其中,所述核酸分子可以是DNA,如cDNA、基因组DNA或重组DNA;所述核酸分子也可以是RNA,如mRNA或hnRNA等。本领域普通技术人员可以很容易地采用已知的方法,例如定向进化和点突变的方法,对本专利技术的编码Gmpplcyp8蛋白质的核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的,具有编码Gmpplcyp8蛋白质的核苷酸序列75%或者更高同一性的核苷酸,只要编码Gmpplcyp8蛋白质且具有相同功能,均是衍生于本专利技术的核苷酸序列并且等同于本专利技术的序列。这里使用的术语“同一性”指与天然核酸序列的序列相似性。“同一性”包括与本专利技术的编码序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质的核苷酸序列具有75%或更高,或85%或更高,或90%或更高,或95%或更高同一性的核苷酸序列。同一性可以用肉眼或计算机软件进行评价。使用计算机软件,两个或多个序列之间的同一性可以用百分比(%)表示,其可以用来评价相关序列之间的同一性。上述75%或75%以上同一性,可为80%、85%、90%或95%以上的同一性。上述应用中,A2)所述的含有编码Gmpplcyp8蛋白质的核酸分子的表达盒(Gmpplcyp8基因表达盒),是指能够在宿主细胞中表达Gmpplcyp8的DNA,该DNA不但可包括启动Gmpplcyp8基因转录的启动子,还可包括终止Gmpplcyp8基因转录的终止子。进一步,所述表达盒还可包括增强子序列。可用于本专利技术的启动子包括但不限于:组成型启动子;组织、器官和发育特异的启动子及诱导型启动子。启动子的例子包括但不限于:花椰菜花叶病毒的组成型启动子35S:来自西红柿的创伤诱导型启动子,亮氨酸氨基肽酶("LAP",Chao等人(1999)PlantPhysiol120:979-992);来自烟草的化学诱导型启动子,发病机理相关1(PR1)(由水杨酸和BTH(苯并噻二唑-7-硫代羟酸S-甲酯)诱导);西红柿蛋白酶抑制剂II启动子(PIN2)或LAP启动子(均可用茉莉酮酸甲酯诱导);热休克启动子(美国专利5,187,267);四环素诱导型启动子(美国专利5,057,422);种子特异性启动子,如谷子种子特异性启动子pF128(CN101063139B(中国专利200710099169.7)),种子贮存蛋白质特异的启动子(例如,菜豆球蛋白、napin,oleosin和大豆betaconglycin的启动子(Beachy等人(1985)EMBOJ.4:3047-3053))。它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用。此处引用的所有参考文献均全文引用。合适的转录终止子包括但不限于:农杆菌胭脂碱合成酶终止子(NOS终止子)、花椰菜花叶病毒CaMV35S终止子、tml终止子、豌豆rbcSE9终止子和胭脂氨酸和章鱼氨酸合酶终止子(参见,例如:Odell等人(I985)Nature313:810;Rosenberg等人(1987)Gene,56:125;Guerineau等人(1991)Mol.Gen.Genet,262:141;Proudfoot(1991)Cell,64:671;Sanfacon等人GenesDev.,5:141;Mogen等人(1990)PlantCell,2:1261;Munroe等人(1990)Gene,91:151;Ballad本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.Gmpplcyp8蛋白质在如下(1)‑(8)中任一种中的应用:(1)调控植物固氮能力或共生固氮或共生结瘤;(2)调控植物根瘤发育;(3)调控植物根瘤数目;(4)调控植物根瘤衰老进程;(5)调控植物根瘤固氮时间;(6)调控植物结瘤素基因的表达水平;(7)调控植物植株高度;(8)调控植物地上部分鲜重;所述Gmpplcyp8蛋白质是如下a)或b)或c)的蛋白质:a)氨基酸序列是序列2所示的蛋白质;b)在序列2所示的蛋白质的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白质;c)将序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有相同功能的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.Gmpplcyp8蛋白质在如下(1)-(8)中任一种中的应用:(1)调控植物固氮能力或共生固氮或共生结瘤;(2)调控植物根瘤发育;(3)调控植物根瘤数目;(4)调控植物根瘤衰老进程;(5)调控植物根瘤固氮时间;(6)调控植物结瘤素基因的表达水平;(7)调控植物植株高度;(8)调控植物地上部分鲜重;所述Gmpplcyp8蛋白质是如下a)或b)或c)的蛋白质:a)氨基酸序列是序列2所示的蛋白质;b)在序列2所示的蛋白质的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白质;c)将序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有相同功能的蛋白质。2.与Gmpplcyp8蛋白质相关的生物材料在如下(1)-(8)中任一种中的应用:(1)调控植物固氮能力或共生固氮或共生结瘤;(2)调控植物根瘤发育;(3)调控植物根瘤数目;(4)调控植物根瘤衰老进程;(5)调控植物根瘤固氮时间;(6)调控植物结瘤素基因的表达水平;(7)调控植物植株高度;(8)调控植物地上部分鲜重;所述生物材料为下述A1)至A12)中的任一种:A1)编码Gmpplcyp8蛋白质的核酸分子;A2)含有A1)所述核酸分子的表达盒;A3)含有A1)所述核酸分子的重组载体;A4)含有A2)所述表达盒的重组载体;A5)含有A1)所述核酸分子的重组微生物;A6)含有A2)所述表达盒的重组微生物;A7)含有A3)所述重组载体的重组微生物;A8)含有A4)所述重组载体的重组微生物;A9)含有A1)所述核酸分子的转基因植物细胞系;A10)含有A2)所述表达盒的转基因植物细胞系;A11)含有A3)所述重组载体的转基因植物细胞系;A12)含有A4)所述重组载体的转基因植物细胞系。3.根据权利要求2所述的应用,其特征在于:A1)所述核酸分子为如下1)或2)或3)所示的基因:1)其编码序列是序列1所示的cDNA分子或基因组DNA分子;2)与1)限定的核苷酸序列具有75%或75%以上同一性,且编码权利要求1中所述的Gmpplcyp8蛋白质的cDNA分子或...

【专利技术属性】
技术研发人员:袁松丽李荣张婵娟陈李淼郝青南张晓娟陈海峰陈水莲单志慧杨中路邱德珍曹东杨红丽黄毅周新安
申请(专利权)人:中国农业科学院油料作物研究所
类型:发明
国别省市:湖北,42

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