蛋白质OsVPE1在调控植物液泡无机磷输出能力中的应用制造技术

本发明专利技术公开了蛋白质OsVPE1在调控植物液泡无机磷输出能力中的应用。蛋白质OsVPE1的氨基酸序列如序列表中序列3所示。提高出发植物中蛋白质OsVPE1的表达量和/或活性，得到转OsVPE1基因植物；与水稻品种石狩白毛相比，转OsVPE1基因植物的液泡无机磷输出能力提高，液泡里的无机磷浓度降低。抑制出发植物中蛋白质OsVPE1的表达量和/或活性，得到OsVPE1基因敲除水稻植株；与水稻品种石狩白毛相比，OsVPE1基因敲除水稻植株的液泡无机磷输出能力降低，液泡里的无机磷浓度增加。由此可见，蛋白质OsVPE1可以调控植物液泡无机磷输出能力，进而调节液泡里的无机磷浓度。本发明专利技术具有重要的应用价值。

Application of Protein OsVPE1 in Regulation of Plant Vacuole Inorganic Phosphorus Export Ability

The invention discloses the application of protein OsVPE1 in regulating the inorganic phosphorus output capacity of plant vacuoles. The amino acid sequence of protein OsVPE1 is shown in sequence 3. OsVPE1 transgenic plants were obtained by increasing the expression and/or activity of protein OsVPE1 in starting plants. Compared with rice cultivar Shishou Baimao, the vacuolar inorganic phosphorus output ability of OsVPE1 transgenic plants was improved and the concentration of inorganic phosphorus in vacuoles was decreased. OsVPE1 gene knockout rice plants were obtained by inhibiting the expression and/or activity of protein OsVPE1 in the starting plant. Compared with rice variety Shishou Baimao, the vacuolar inorganic phosphorus output ability of OsVPE1 gene knockout rice plants was reduced and the concentration of inorganic phosphorus in vacuoles was increased. Thus, protein OsVPE1 can regulate the output of inorganic phosphorus in plant vacuoles, and then regulate the concentration of inorganic phosphorus in vacuoles. The invention has important application value.

【技术实现步骤摘要】
蛋白质OsVPE1在调控植物液泡无机磷输出能力中的应用
本专利技术属于生物
，具体涉及蛋白质OsVPE1在调控植物液泡无机磷输出能力中的应用。
技术介绍
磷素是植物生长发育所必需的大量元素，是许多代谢物和生物大分子的重要组分，并且在能量转化和信号转导等生化过程中起重要作用。当土壤缺磷时，植物一般会出现生长矮小、分蘖减少和产量降低等现象。因此，提高作物磷肥利用率，减少磷肥施用量，对水稻优质高产、保护环境都有重要的作用。然而充分了解植物磷素吸收和利用的分子生理机制，是提高植物磷素吸收和利用效率的前提。植物通过磷酸盐转运体从外界吸收磷酸盐并分配到不同的器官。对植物进行磷吸收动力学分析表明，高等植物中同时存在两种磷酸盐吸收转运系统：一类是在磷供应充足时负责磷吸收和转运的低亲和磷酸盐转运体；另一类是在磷供应不足时诱导表达，增加有效磷的吸收和转运的高亲和磷酸盐转运体，高亲和磷酸盐转运体是植物从根部吸收磷的主要系统。目前已知的磷酸转运体有：质膜定位的PHT1家族，主要负责从根部吸收土壤中的无机磷；PHT3家族负责将细胞质中的无机磷向线粒体内转运；PHT2家族，PHT4家族，XPT，TPT，PPT，GPT1主要负责叶绿体和高尔基体的无机磷转运；PHO1定位于内质网和高尔基体，主要在根的木质部表达，负责无机磷从根到地上部的转移。植物中的大部分无机磷储存于液泡中，当无机磷缺乏时，液泡中的无机磷被释放到细胞质来维持细胞质中的无机磷水平。所以，液泡中磷素的储存和输出对于维持植物中的磷素平衡非常重要。提高作物中液泡磷的输出，有利于提高磷素的利用效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是提高植物液泡磷的输出能力，从而提高磷素的利用效率。本保护首先保护蛋白质OsVPE1的应用，可为X1)或X2)或X3)或X4)：X1)调控植物液泡无机磷输出能力；X2)调控植物液泡里的无机磷浓度；X3)调控植物无机磷输出能力；X4)调控植物的无机磷浓度。上述应用中，所述蛋白质OsVPE1为a1)或a2)或a3)：a1)氨基酸序列是序列表中序列3所示的蛋白质；a2)在序列表中序列3所示的蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；a3)将序列表中序列3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/或添加得到的与植物液泡无机磷输出能力和/或植物液泡里的无机磷浓度和/或植物无机磷输出能力和/或植物的无机磷浓度相关的蛋白质。其中，序列表中序列3由515个氨基酸残基组成。为了使a1)中的蛋白质便于纯化，可在序列表中序列3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)RRRRRFLAG8DYKDDDDKStrep-tagII8WSHPQFEKc-myc10EQKLISEEDL上述a3)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10个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。上述a3)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a3)中的蛋白质的编码基因可通过将序列表中序列2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。本专利技术还保护编码上述任一所述蛋白质OsVPE1的核酸分子的应用，可为X1)或X2)或X3)或X4)：X1)调控植物液泡无机磷输出能力；X2)调控植物液泡里的无机磷浓度；X3)调控植物无机磷输出能力；X4)调控植物的无机磷浓度。上述应用中，所述编码蛋白质OsVPE1的核酸分子可为如下b1)或b2)或b3)或b4)或b5)所示的DNA分子：b1)编码区如序列表中序列2所示的DNA分子；b2)核苷酸序列是序列表中序列2所示的DNA分子；b3)核苷酸序列是序列表中序列1所示的DNA分子；b4)与b1)或b2)或b3)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码所述蛋白质OsVPE1的DNA分子；b5)在严格条件下与b1)或b2)或b3)限定的核苷酸序列杂交，且编码所述蛋白质OsVPE1的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。其中，序列表中序列1由1778个核苷酸组成，序列表中序列2由1548个核苷酸组成，序列表中序列2的核苷酸编码序列表中序列3所示的氨基酸序列。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所述蛋白质OsVPE1的核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的，具有与本专利技术分离得到的所述蛋白质OsVPE1的核苷酸序列75％或者更高同一性的核苷酸，只要编码所述蛋白质OsVPE1，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表的序列3所示的氨基酸序列组成的蛋白质OsVPE1的核苷酸序列具有75％或更高，或80％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。上述任一所述的应用中，所述调控植物液泡无机磷输出能力可为提高植物液泡无机磷输出能力或降低植物液泡无机磷输出能力。所述调控植物液泡里的无机磷浓度可为增加植物液泡里的无机磷浓度或降低植物液泡里的无机磷浓度。所述调控植物无机磷输出能力可为提高植物无机磷输出能力或降低植物无机磷输出能力。所述调控植物的无机磷浓度可为增加植物的无机磷浓度或降低植物的无机磷浓度。本专利技术还保护一种培育转基因植物甲的方法，可包括如下步骤：提高出发植物中上述任一所述蛋白质OsVPE1的表达量和/或活性，得到转基因植物甲；与出发植物相比，转基因植物甲的液泡无机磷输出能力提高和/或液泡里的无机磷浓度降低和/或无机磷输出能力提高和/或无机磷浓度降低。上述方法中，所述“提高出发植物中所述蛋白质OsVPE1的表达量和/或活性”可通过转基因、多拷贝、改变启动子、调控因子等本领域熟知的方法，达到增加植物中所述蛋白质OsVPE1表达量和/或活性的效果。上述方法中，所述“提高出发植物中所述蛋白质OsVPE1的表达量和/或活性”具体可通过向出发植物中导入编码所述蛋白质OsVPE1的核酸分子实现。上述方法中，所述“向出发植物中导入编码所述蛋白质OsVPE1的核酸分子”可通过向出发植物中导入重组载体实现；所述重组载体可为向表达载体插入编码所述蛋白质OsVPE1的核酸分子，得到的重组质粒。所述重组载体可为实施例提及的重组质粒pCAMBIA1300-35S-OsVPE1-rbcs。所述重组质粒pCAMBIA1300-35S-OsVPE1-rbcs具体是将序列表中的序列2所示的DNA分子插入pCAMBIA1300-35S-rbcs载体的限制性内切酶KpnI和SalI识别位点之间，得到的重组质粒。所述转基因植物甲具体可为实施例提及的OsVPE1-OE-1至OsVPE1-OE-28。本专利技术还保护一种培育转基因植物乙的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.蛋白质OsVPE1的应用，为X1)或X2)或X3)或X4)：X1)调控植物液泡无机磷输出能力；X2)调控植物液泡里的无机磷浓度；X3)调控植物无机磷输出能力；X4)调控植物的无机磷浓度。

【技术特征摘要】
1.蛋白质OsVPE1的应用，为X1)或X2)或X3)或X4)：X1)调控植物液泡无机磷输出能力；X2)调控植物液泡里的无机磷浓度；X3)调控植物无机磷输出能力；X4)调控植物的无机磷浓度。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述蛋白质OsVPE1为a1)或a2)或a3)：a1)氨基酸序列是序列表中序列3所示的蛋白质；a2)在序列表中序列3所示的蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质；a3)将序列表中序列3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/或添加得到的与植物液泡无机磷输出能力和/或植物液泡里的无机磷浓度和/或植物无机磷输出能力和/或植物的无机磷浓度相关的蛋白质。3.编码权利要求1或2中所述蛋白质OsVPE1的核酸分子的应用，为X1)或X2)或X3)或X4)：X1)调控植物液泡无机磷输出能力；X2)调控植物液泡里的无机磷浓度；X3)调控植物无机磷输出能力；X4)调控植物的无机磷浓度。4.如权利要求3所述的应用，其特征在于：所述编码蛋白质OsVPE1的核酸分子为如下b1)或b2)或b3)或b4)或b5)所示的DNA分子：b1)编码区如序列表中序列2所示的DNA分子；b2)核苷酸序列是序列表中序列2所示的DNA分子；b3)核苷酸序列是序列表中序列1所示的DNA分子；b4)与b1)或b2)或b3)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或2中所述蛋白质OsVPE1的DNA分子；b5)在严格条件下与b1)或b2)或b3)限定的核苷酸序列杂交，且编码权利要求1或2中所述蛋白质OsVPE1的DNA分子。5.如权利要求1至4任一所述的应用，其特征在于：所述调控植物液泡无机磷...

【专利技术属性】
技术研发人员：易可可，徐磊，赵红玉，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11