本发明专利技术公开了氨基酸转运基因OsAAP3在水稻选育中的应用，属于植物基因工程领域。OsAAP3基因编码蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示，cDNA序列如SEQ ID NO.2所示。本发明专利技术通过构建水稻OsAAP3基因干扰植株、OsAAP3基因超表达植株，发现通过降低OsAAP3基因表达，可以使正常的水稻分蘖数和每株穗数增加，因此OsAAP3基因可用于水稻选育中以提高水稻产量。OsAAP3基因在阐述氨基酸运输影响植物生长及发育过程方面具有重要的应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于植物基因工程领域，具体涉及氨基酸转运基因OsAAP3在水稻选育中的应用。
技术介绍
植物通过吸收土壤中的氨、硝酸根、氨基酸、可溶性肽等来获得氮素；氮的吸收和转运主要依靠铵根运输蛋白（AMT）、硝酸根运输蛋白（NRT）、氨基酸运输蛋白（AAT）、肽运输蛋白（PTR）等运输蛋白来完成（WilliamsL,MillerA.Transportersresponsiblefortheuptakeandpartitioningofnitrogenoussolutes.AnnuRevPlantBiolandPlantMolBiol,2001,52:659-688.）。铵通过植物AMT吸收后再通过谷氨酰胺合成酶（GS）和谷氨酸合酶（GOGAT）合成谷氨酰胺和谷氨酸，后者再进一步形成其它氨基酸（SonodaY,IkedaA,SaikiS,etal.FeedbackregulationoftheammoniumtransportergenefamilyAMT1byglutamineinrice.PlantCellPhysiol,2003,44:1396-1402.）。植物可通过高亲和转运系统（HATS）的NRT2和低亲和转运系统（LATS）的NRT1吸收环境中的硝酸盐，由硝酸还原酶（NR）和亚硝酸还原酶（NiR）还原形成铵，再进一步形成氨基酸（Paungfoo-LonhienneC,LonhienneTG,RentschD,etal.Plantscanuseproteinasanitrogensourcewithoutassistancefromotherorganisms.PNAS,2008,105:4524-4529.）。在高等植物中，AAT是一类跨膜蛋白，将氨基酸从胞外运至胞内，同时还在氨基酸远距离运输、病原反应和非生物胁迫等方面发挥着重要作用（TegederM.Transportersforaminoacidsinplantcells:somefunctionsandmanyunknowns.CurrOpinPlantBiol,2012,15:1-7.）。AAT基因被分为两个超家族：APC（氨基酸、多胺和胆碱转运）超家族和AAAP（氨基酸/生长素透性酶）超家族。APC超家族分为三个亚家族：CATs（阳离子氨基酸转运蛋白）家族、ACTs（氨基酸/胆碱转运蛋白）家族和PHSs（多胺、H+协同转运蛋白）家族。AAAP超家族分为六个亚家族：AAPs（氨基酸透性酶）家族、LHTs（赖氨酸和组氨酸转运蛋白）家族、ProTs（脯氨酸转运蛋白）家族、GATs（γ-氨基酸丁酸，GABA）家族、AUXs（生长素转运蛋白）家族和ANTs（芳香族和中性氨基酸转运蛋白）家族（FischerWN,AndreB,RentschD,etal.Aminoacidtransportinplants.TrendsPlantSci,1998,3:188-195.）。水稻基因组中共找到85个AAT家族成员（ZhaoH,MaH,YuL,etal.Genome-widesurveyandexpressionanalysisofaminoacidtransportergenefamilyinrice(OryzasativaL.).PLoSONE,2012,7:e49210.）。研究发现OsAAT5、OsAAT7、OsAAT24、OsAAT49和OsAAT60的T-DNA插入突变体的稻米产量及植物体干重均下降，证明AAT对水稻的氮素积累及碳氮分配有着重要作用（LuY,SongZ,LuK,etal.Molecularcharacterization,expressionandfunctionalanalysisoftheaminoacidtransportergenefamily(OsAATs)inrice.ActaphysiolPlant,2012,34:1943-1962.）。研究发现超量表达OsAAP6会增加水稻籽粒中储藏性蛋白和氨基酸含量，从而改善稻米营养和风味（PengB,KongH,LiY,etal.OsAAP6functionsasanimportantregulatorofgrainproteincontentandnutritionalqualityinrice.NatCommun,2014,5:doi:10.1038.）。氨基酸转运蛋白对水稻等各种植物体的氨基酸吸收、转运和储藏具有重要的作用。目前关于水稻AAP家族成员研究的报道很少，水稻氨基酸转运家族OsAAP3基因的蛋白可以运输赖氨酸和精氨酸等多种氨基酸（TaylorMR,ReindersA,WardJM.Transportfunctionofriceaminoacidpermeases(AAPs)[J].PlantandCellPhysiology,2015,56(7):1355-1363.），但对水稻的生长发育目前未有任何研究。本专利技术发现OsAAP3基因对水稻分蘖有极其重要的作用，可应用于植物株型改良从而使水稻增产。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供氨基酸转运基因OsAAP3在水稻选育中的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：本专利技术以水稻的氨基酸转运基因OsAAP3为对象，从水稻中花11中克隆了OsAAP3的cDNA序列。通过RNAi技术构建OsAAP3基因干涉表达载体，采用农杆菌EHA105介导的遗传转化方法，将干扰表达载体导入正常粳稻品种中花11中，得到OsAAP3基因表达量下降的干扰植株，干扰植株的分蘖数与对照野生型中花11相比显著提高。同时构建了OsAAP3基因超表达载体，将超表达载体导入中花11中，得到OsAAP3基因超表达植株，其分蘖数与中花11相比显著降低。这些结果表明，通过降低OsAAP3基因表达，可以使正常的水稻分蘖数增加，从而提高穗数和水稻产量。OsAAP3基因在阐述氨基酸运输影响植物生长及发育过程方面具有重要的应用价值。基于本专利技术发现的OsAAP3基因的功能，其可用于水稻选育中。所述的水稻选育为提高水稻分蘖数，从而提高穗数和水稻产量。具体可通过RNAi技术降低OsAAP3基因的表达或用CRISPR等基因编辑技术敲除OsAAP3基因，使水稻分蘖数和每株穗数增加，达到提高水稻产量的目的。所述的OsAAP3基因编码的OsAAP3蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO.1所示；所述的OsAAP3基因的cDNA序列优选如SEQIDNO.2所示。应该理解为，在不影响OsAAP3蛋白活性的前提下（即不在蛋白的活性中心），本领域技术人员可对SEQIDNO.1所示的氨基酸序列进行各种取代、添加和/或缺失一个或几个氨基酸获得具有同等功能的氨基酸序列。因此，OsAAP3蛋白还包括SEQIDNO.1所示氨基酸序列经取代、替换和/或增加一个或几个氨基酸获得的具有同等活性的蛋白质。此外，应理解，考虑到密码子的简并性以及不同物种密码子的偏爱性，本领域技术人员可以根据需要使用适合特定物种表达的密码子。本专利技术的优点和效果：（1）本专利技术克隆的OsAAP3基因干扰表达后使水稻分蘖能力增强，说明OsAAP3基因对提高水稻分蘖数较明显，因此，通过基因工程本文档来自技高网...
【技术保护点】
OsAAP3基因在水稻选育中的应用，其特征在于：所述的水稻选育为提高水稻分蘖数。
【技术特征摘要】
1.OsAAP3基因在水稻选育中的应用，其特征在于：所述的水稻选育为提高水稻分蘖数。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：通过降低OsAAP3基因的表达或敲除OsAAP3基因使水稻分蘖数增加。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述的OsAAP3基因编码的Os...
【专利技术属性】
技术研发人员：方中明，吕凯，黄玮婷，吴博文，
申请(专利权)人：武汉生物工程学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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