一种植物硫高效利用蛋白及其编码基因与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种植物硫高效利用蛋白及其编码基因与应用。该蛋白，是具有下述氨基酸序列之一的蛋白质：１）序列表中的序列２的氨基酸残基序列；２）将序列表中序列２的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和／或缺失和／或添加且与植物硫高效利用相关的蛋白质。本发明专利技术的植物硫高效利用蛋白及其编码基因在培育硫高效利用的植物（特别是油菜、水稻等农作物）中发挥重要的价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种植物硫高效利用蛋白及其编码基因与应用，特别涉及一种硫高效利用蛋白及其编码基因与其在培育硫高效利用植物中的应用。
技术介绍
拟南芥(Arabidopsis thaliana)是典型的十字花科植物，广泛分布于欧洲、亚洲和北美，它作为模式植物有很多优势(1)生长周期短。(2)体形小，占地少。(3)后代多。(4)核基因组小。这些优点使得拟南芥成为植物科学研究的优良的模式植物。(5)可用浸花转化法进行遗传转化，转化率高达1.7％，(6)拟南芥基因组已测序完成，其基因组DNA包含25,498个功能基因组及其所对应的11,000个蛋白质家族。上述这些优点使得拟南芥成为植物科学研究优良的模式植物。 另一方面，硫营养代谢不但在植物生长发育中起重要作用，而且在对抗生物和非生物胁迫中起重要作用。但植物硫营养一直没有受到应有的重视，近年来的研究证明因硫营养缺乏而引起的农作物减产与农产品品质下降等问题普遍存在。如何让植物在硫营养缺乏的时候增强其硫吸收能力与如何使植物在硫营养充足时增加其储存和再利用就成为改良农作物高效吸收和利用硫营养的关键问题。培育在低硫环境下高效吸收利用硫素的农作物品种将是解决上述问题的有效途径，要实现这一目标，我们必须首先发现和确定其遗传决定因素，应用突变体来进行高等植物硫营养高效吸收利用的遗传决定因素是一有效途径。但是关于植物体内硫吸收利用相关基因的研究一直没有很系统的报道，除了关于硫转运蛋白，以及硫还原，硫同化途径中一些关键酶的零散研究，没有一个系统性的研究硫代谢的结果，同时也没有通过硫胁迫筛选出硫高效利用突变体，进而确定硫高效利用相关基因的研究。 同时目前，通过质粒介导的T-DNA插入突变已经成为植物中获得突变体的一个简单而普遍的途径，通过带有用于后期筛选MAKER基因以及35S的增强子的质粒，将一段T-DNA随机的插入到植物基因组内，通过有目的的筛选到各种具有耐逆表型的植株，同时通过Tail-PCR的方法，鉴定出所T-DNA在基因组中所插入的位置。而最适合这些工作的植物就是拟南芥，这种全基因组已经被测序成功的优异的遗传模式生物。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种植物硫高效利用蛋白及其编码基因与应用。 本专利技术所提供的植物硫高效利用蛋白，名称为SUE4，来源于十字花科植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)，是如下(a)或(b)的蛋白质(a)由序列表中序列2的氨基酸残基序列组成的蛋白质；(b)将序列表中序列2的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有硫高效利用功能的由(a)衍生的蛋白质。 其中，序列表中的序列2由199个氨基酸残基组成。 为了使(a)中的SUE4分泌到细胞周质或培养基中或使其功能稳定，可在由序列表中序列2的氨基酸残基序列组成的蛋白质的N端连接上信号肽序列，为了(a)中的SUE4便于纯化，可在由序列表中序列2的氨基酸残基序列组成的蛋白质的N端或C端连接上如表1所示的标签。 表1.标签的序列上述(b)中的SUE4可人工合成，也可先合成其编码基因，再按照下述方法进行生物表达得到。上述(b)中的SUE4的编码基因可通过将序列表中序列1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′端连上信号肽的编码序列，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。 上述植物硫高效利用蛋白的编码基因(SUE4)也属于本专利技术的保护范围。 上述植物硫高效利用蛋白的基因组基因，可具有下述核苷酸序列之一1)序列表中序列1的DNA序列；2)编码序列表中序列2蛋白质序列的多核苷酸；3)在高严谨条件下可与序列表中序列1限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。 上述高严谨条件可为在0.1×SSPE(或0.1×SSC)，0.1％SDS的溶液中，在65℃下杂交并洗膜。 其中序列表中序列1是由597个脱氧核苷酸组成，自5′端的第1-597位脱氧核苷酸为编码序列(ORF)。 含有本专利技术基因的表达载体、转基因细胞系及宿主菌均属于本专利技术的保护范围。 扩增SUE4中任一片段的引物对也在本专利技术的保护范围之内。 本专利技术还提供一种硫高效利用植物的获得方法。 本专利技术提供的硫高效利用植物的获得方法，是利用植物表达载体，将上述的硫高效利用蛋白的编码基因导入植物细胞或组织，获得低硫耐受力增强的转基因细胞系及转基因植株。 所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等。所述植物表达载体还可包含外源基因的3’端非翻译区域，即包含聚腺苷酸信号和任何其它的可参与mRNA加工或基因表达的DNA片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mRNA前体的3’端，如农杆菌冠瘿瘤诱导(Ti)质粒基因(如胭脂合成酶Nos基因)、植物基因(如大豆贮存蛋白基因)3’端转录的非翻译区均具有类似功能。 本专利技术的SUE4构建植物表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型启动子或诱导型启动子，如花椰菜花叶病毒(CAMV)35S启动子、根部特异表达启动子等，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用本专利技术的基因构建植物表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是ATG起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。 为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用植物表达载体进行加工，如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因(GUS基因、萤光素酶基因等)、具有抗性的抗生素标记物(庆大霉素标记物、卡那霉素标记物等)或是抗化学试剂标记基因(如抗除莠剂基因)等。从转基因植物的安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以逆境筛选转化植株。 携带有本专利技术SUE4的植物表达载体可通过使用Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、微注射、电导、农杆菌介导等常规生物学方法转化植物细胞或组织，并将转化的植物细胞或组织培育成植株。被转化的植物宿主既可以是水稻、小麦等单子叶植物，也可以是拟南芥、大豆、油菜等双子叶植物。 本专利技术的植物硫高效利用蛋白及其编码基因，可以使植物在低硫的生长条件下相对于野生型的生长能力增强。将本专利技术的植物硫高效利用蛋白的编码基因转入拟南芥植物后进行的植物生长低硫胁迫生理试验，表明该基因在转入植物后，可显著提高植株的硫高效利用性。本专利技术的植物硫高效利用蛋白及其编码基因在培育硫高效利用植物(特别是水稻、小麦、油菜等农作物)中发挥作用。 下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明。附图说明图1A为载体pSKI015的物理图谱图1B为载体pCB2004的物理图谱图2A为在低硫培养基上萌发12天后，初筛得到可能的硫高效利用突变体图2B为在含有50mg/L除草剂glufosinate的MS培养基上的纯和硫高效利用突变体和野生型的生长对比图3A为在低硫培养基上竖直培养的纯和硫高效利用突变体和野生型12天根系延伸试验的对比图图3B为在低硫培养基上竖直培养的纯和硫高效利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物硫高效利用蛋白，是具有下述氨基酸序列之一的蛋白质：１）序列表中的序列２的氨基酸残基序列；２）将序列表中序列２的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和／或缺失和／或添加且与植物硫高效利用相关的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.一种植物硫高效利用蛋白，是具有下述氨基酸序列之一的蛋白质1)序列表中的序列2的氨基酸残基序列；2)将序列表中序列2的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物硫高效利用相关的蛋白质。2.根据权利要求1所述的耐逆相关蛋白，其特征在于所述硫高效利用蛋白，其氨基酸残基序列是序列表中序列2。3.权利要求1或2所述植物硫高效利用蛋白的编码基因。4.根据权利要求3所述的的编码基因，其特征在于所述植物硫高效利用蛋白的基因组基因，具有下述核苷酸序列之一1)序列表中序列1的DNA序列；2)编码序列表...

【专利技术属性】
技术研发人员：向成斌，吴宇，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：34[中国|安徽]