草酸代谢相关酶及其在草酸降解中的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种草酸代谢相关酶及其在草酸降解中的应用，具体地，通过调控植物中草酸代谢相关酶基因或其蛋白的表达或活性，可显著调控植物中的草酸含量。

Oxalate metabolism related enzymes and their application in oxalate degradation

【技术实现步骤摘要】
草酸代谢相关酶及其在草酸降解中的应用
本专利技术涉及生物
，具体地，本专利技术涉及草酸代谢相关酶及其在草酸降解中的应用。
技术介绍
草酸是最简单的二元羧酸，可存在于大多数有机体内，如微生物、植物和动物等。植物中草酸主要以两种不同形式存在，可溶性游离草酸和不溶性金属草酸盐晶体。草酸在植物中的含量可达到干重的3－10％，草酸在植物的生长发育和代谢过程中发挥多种作用，如金属耐受、离子平衡和昆虫防御等。植物体内的草酸有助于提高其自身适应性，但是草酸的过度积累也会对植物的生长产生不利影响。例如在拟南芥中，过量表达细菌草酸合成酶能引起草酸过量累积从而导致植株的生长发育迟缓。诸多证据还表明，病原体可以通过促进宿主草酸分泌，刺激气孔开放和细胞壁通透性增加自身侵染力，最终导致被侵染植物细胞的程序性死亡。草酸作为一种营养拮抗因子，损害钙和其他矿物质的吸收。例如菠菜中的草酸水平较高，如果与钙含量高的豆制品同食则会影响钙的吸收利用。另外，人体摄取过多金属草酸盐晶体可能会诱发乳腺癌，肾脏结石等相关严重疾病。因此，植物中草酸的含量需要被精确调控，草酸的生物合成和降解途径则是调控草酸的含量关键步骤。迄今为止，有多种(或潜在的)草酸的生物合成的途径被报道。乙醛酸可由酯氧化酶或乳酸脱氢酶生成草酸。在分泌草酸的真菌中，草酰乙酸可被草酰乙酸乙酰水解酶催化裂解生成草酸。抗坏血酸也可作为草酸合成的前体，但是负责这一途径的酶还没有被报道过。因此，本领域迫切需要开发一种能够调控植物中草酸含量的酶及其新途径。专利技术内容本专利技术提供了一种能够调控植物中草酸含量的酶及其新途径。本专利技术的第一方面提供了一种物质的用途，所述物质选自下组：草酸代谢相关酶或其编码序列、或其促进剂或抑制剂，用于调控植物的农艺性状，所述农艺性状包括植物中的草酸含量，其中所述草酸代谢相关酶选自下组：OCD1、O7、或其组合。在另一优选例中，所述物质为草酸代谢相关酶或其编码序列、或其促进剂时，所述调控植物的农艺性状包括降低植物中的草酸含量。在另一优选例中，所述物质为草酸代谢相关酶的抑制剂时，所述调控植物的农艺性状包括增加植物中的草酸含量。在另一优选例中，所述的草酸代谢相关酶基因包括cDNA序列、基因组序列、或其组合。在另一优选例中，所述草酸代谢相关酶来源于禾本科植物。在另一优选例中，所述草酸代谢相关酶来源于选自下组的一种或多种植物：玉米、拟南芥、饭豆、苜蓿。在另一优选例中，所述草酸代谢相关酶为野生型、或突变型的酶。在另一优选例中，所述草酸代谢相关酶的氨基酸序列选自下组：(i)具有SEQIDNO.:1或2所示氨基酸序列的多肽；(ii)将如SEQIDNO.:1或2所示的氨基酸序列经过一个或几个(如1-10个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，具有所述降低和/或增加植物中草酸含量功能的、由(i)衍生的多肽；或(iii)氨基酸序列与SEQIDNO.:1或2所示氨基酸序列的同源性≥90％(较佳地≥95％，更佳地≥98％)，具有所述降低和/或增加植物中草酸含量功能的多肽。在另一优选例中，所述草酸代谢相关酶的氨基酸序列如SEQIDNO.:1或2所示。在另一优选例中，所述草酸代谢相关酶的编码基因的核苷酸序列选自下组：(a)编码如SEQIDNO.:1或2所示多肽的多核苷酸；(b)序列如SEQIDNO.3或4所示的多核苷酸；(c)核苷酸序列与SEQIDNO.:3或4所示序列的同源性≥95％(较佳地≥98％，更佳地≥99％)的多核苷酸；(d)在SEQIDNO.:3或4所示多核苷酸的5’端和/或3’端截短或添加1-60个(较佳地1-30，更佳地1-10个)核苷酸的多核苷酸；(e)与(a)-(d)任一所述的多核苷酸互补的多核苷酸。在另一优选例中，与对照植物相比，在所述植物中，草酸的含量降低了≥10％，较佳地，≥20％，更佳地，≥50％；其中，所述对照植物为未导入外源草酸代谢相关酶的编码序列且未施用草酸代谢相关酶促进剂或抑制剂的同种植物。在另一优选例中，所述植物包括单子叶植物和双子叶植物。在另一优选例中，所述植物包括草本植物和木本植物。在另一优选例中，所述植物选自下组：十字花科植物、禾本科植物、豆科植物、茄科、猕猴桃科、锦葵科、芍药科、蔷薇科、百合科、或其组合。在另一优选例中，所述的植物选自下组：玉米、水稻、菠菜、白菜、大豆、番茄、烟草、小麦、高粱、大麦、燕麦、粟、花生、猕猴桃、棉花、草莓、牡丹、香水百合、郁金香、桑树、苹果、梨、桃、樱桃、石榴、或其组合。在另一优选例中，所述的组合物包括农用组合物。在另一优选例中，所述促进剂指促进草酸代谢相关酶或其编码序列表达的物质。在另一优选例中，所述的促进剂选自下组：小分子化合物、核酸分子或其组合。在另一优选例中，所述抑制剂选自下组：反义核酸、抗体、小分子化合物、Crispr试剂、小分子配体、或其组合。在另一优选例中，所述反义核酸包括siRNA、shRNA、和/或miRNA。本专利技术第二方面提供了一种草酸代谢相关酶或其编码序列、或其促进剂的用途，用于(a)降低植物中的草酸含量；和/或(b)制备降低植物中草酸含量的组合物或制剂；其中所述草酸代谢相关酶选自下组：OCD1、O7、或其组合。本专利技术第三方面提供了一种草酸代谢相关酶或其编码序列的抑制剂的用途，用于(a)增加植物中的草酸含量；和/或(b)制备增加植物总草酸含量的组合物或制剂；其中所述草酸代谢相关酶选自下组：OCD1、O7、或其组合。本专利技术第四方面提供了一种调控植物中草酸含量的方法，包括步骤：(a)提供一植物；(b)鉴定出所述植物中的草酸代谢相关酶；(c)改变所述草酸代谢相关酶的表达量和/或活性，从而调控植物中的草酸含量；其中所述草酸代谢相关酶选自下组：OCD1、O7、或其组合。在另一优选例中，所述改变所述草酸代谢相关酶的表达量和/或活性包括提高所述草酸代谢相关酶的表达量和/或活性；和/或降低或抑制所述草酸代谢相关酶的表达量和/或活性。在另一优选例中，当所述改变所述草酸代谢相关酶的表达量和/或活性为提高所述草酸代谢相关酶的表达量和/或活性时，所述植物中的草酸含量降低。在另一优选例中，所述提高所述草酸代谢相关酶的表达量和/或活性指将所述草酸代谢相关酶的表达量和/或活性提高≥50％，较佳地，≥100％，较佳地，≥200％。在另一优选例中，当所述改变所述草酸代谢相关酶的表达或活性为降低或抑制所述草酸代谢相关酶的表达或活性时，所述植物中的草酸含量提高。在另一优选例中，通过RNAi干扰、miRNA干扰或核酸编辑(如Crispr方法)来降低所述草酸代谢相关酶的表达或活性。在另一优选例中，所述降低或抑制所述草酸代谢相关酶的表达或活性指将所述草酸代谢相关酶的表达或活性降低至≤50％，较佳地，≤30％，较佳地，至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物质的用途，其特征在于，所述物质选自下组：草酸代谢相关酶或其编码序列、或其促进剂或抑制剂，用于调控植物的农艺性状，所述农艺性状包括植物中的草酸含量，其中所述草酸代谢相关酶选自下组：OCD1、O7、或其组合。/n

【技术特征摘要】
1.一种物质的用途，其特征在于，所述物质选自下组：草酸代谢相关酶或其编码序列、或其促进剂或抑制剂，用于调控植物的农艺性状，所述农艺性状包括植物中的草酸含量，其中所述草酸代谢相关酶选自下组：OCD1、O7、或其组合。


2.一种草酸代谢相关酶或其编码序列、或其促进剂的用途，其特征在于，用于(a)降低植物中的草酸含量；和/或(b)制备降低植物中草酸含量的组合物或制剂；其中所述草酸代谢相关酶选自下组：OCD1、O7、或其组合。


3.一种草酸代谢相关酶或其编码序列的抑制剂的用途，其特征在于，用于(a)增加植物中的草酸含量；和/或(b)制备增加植物总草酸含量的组合物或制剂；其中所述草酸代谢相关酶选自下组：OCD1、O7、或其组合。


4.一种调控植物中草酸含量的方法，其特征在于，包括步骤：
(a)提供一植物；
(b)鉴定出所述植物中的草酸代谢相关酶；
(c)改变所述草酸代谢相关酶的表达量和/或活性，从而调控植物中的草酸含量；
其中所述草酸代谢相关酶选自下组：OCD1、O7、或其组合。


5.一种改良植物性状的方法，其特征在于，包括步骤：
提高或降低植物中草酸代谢相关酶或其编码基因的表达量或活性，从而改良所...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫永睿，杨俊，
申请(专利权)人：中国科学院上海生命科学研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31