转录因子HINGE1在调控植物氮-磷稳态中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种转录因子HINGE1。外界硝酸盐诱导HINGE1表达，大量表达的HINGE1可激活下游磷饥饿诱导基因，增加磷吸收，从而维持水稻氮

【技术实现步骤摘要】
转录因子HINGE1在调控植物氮
‑
磷稳态中的应用


[0001]本专利技术涉及生物
中一种转录因子HINGE1在调控植物氮
‑
磷稳态中的应用。

技术介绍

[0002]氮和磷是两种最重要的植物矿质营养元素，以氮肥和磷肥为代表的化肥投入，是促成现 代农业“绿色革命”的重要因素之一。然而大量化肥投入也带来水体富营养化等诸多环境问 题，此外，磷矿石属于不可再生资源，其储量也是有限的。随着全球人口的持续增加，如何 在保证粮食产量增加的同时降低化肥投入，是一个亟待解决的问题。水稻(Oryza sativa L.) 作为重要粮食作物，其生产所面临的“减肥增效”问题尤为严峻。
[0003]包括氮磷在内的许多矿质元素在土壤中的分布存在非常大的异质性。因此整合不同营养 元素信号通路、实现不同营养间的平衡，对于植物的生长发育至关重要。硝酸盐是植物吸收 利用的一种重要氮源，同时也是一种调控植物生长发育的重要信号分子。已有研究发现，氮 的增加可以促进磷的吸收，但对这一信号通路的认识还不全面。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是如何协调植物氮
‑
磷的吸收利用。
[0005]本专利技术提供了一种蛋白质，名称为HINGE1，其为一种转录因子，是如下A1)、A2)或 A3)的蛋白质：
[0006]A1)氨基酸序列是序列表中序列3的蛋白质；
[0007]A2)将A1)的蛋白质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 A1)所示的蛋白质具有90％以上的同一性且具有相同功能的蛋白质；
[0008]A3)在A1)或A2)的N末端或/和C末端连接蛋白质标签得到的融合蛋白质。
[0009]上述蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。
[0010]上述蛋白质中，所述蛋白质标签(protein
‑
tag)是指利用DNA体外重组技术，与目的蛋 白质一起融合表达的一种多肽或者蛋白质，以便于目的蛋白质的表达、检测、示踪和/或纯化。 所述蛋白质标签可为Flag标签、His标签、MBP标签、HA标签、myc标签、GST标签和/ 或SUMO标签等。
[0011]上述蛋白质中，同一性是指氨基酸序列的同一性。可使用国际互联网上的同源性检索站 点测定氨基酸序列的同一性，如NCBI主页网站的BLAST网页。例如，可在高级BLAST2.1 中，通过使用blastp作为程序，将Expect值设置为10，将所有Filter设置为OFF，使用 BLOSUM62作为Matrix，将Gap existence cost，Per residue gap cost和Lambda ratio分别设置 为11，1和0.85(缺省值)并进行检索一对氨基酸序列的同一性进行计算，然后即可获得同 一性的值(％)。
[0012]上述蛋白质中，所述90％以上的同一性可为至少91％、92％、95％、96％、98％、99％或 100％的同一性。
Sanfacon等人Genes Dev.,5:141；Mogen等人(1990)Plant Cell,2:1261；Munroe等人(1990) Gene,91:151；Ballad等人(1989)Nucleic Acids Res.17:7891；Joshi等人(1987)Nucleic AcidRes.,15:9627)。
[0030]可用现有的植物表达载体构建含有所述HINGE1基因表达盒的重组表达载体。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等。如pAHC25、pWMB123、 pBin438、pCAMBIA1302、pCAMBIA2301、pCAMBIA1301、pCAMBIA1300、pCAMBIA2300、 pBI121、pCAMBIA1391
‑
Xa、pCAMBIA1391
‑
Xb(CAMBIA公司)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。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)、抗生 素的标记基因(如赋予对卡那霉素和相关抗生素抗性的nptII基因，赋予对除草剂膦丝菌 素抗性的bar基因，赋予对抗生素潮霉素抗性的hph基因，和赋予对methatrexate抗性的 dhfr基因，赋予对草甘磷抗性的EPSPS基因)或是抗化学试剂标记基因等(如抗除莠剂基 因)、提供代谢甘露糖能力的甘露糖
‑6‑
磷酸异构酶基因。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。
[0031]上述生物材料中，所述重组微生物具体可为酵母，细菌，藻和真菌。
[0032]本专利技术还提供一种DNA分子，其序列为如下c1)或c2)或c3)：
[0033]c1)序列表中序列4所示的DNA分子；
[0034]c2)与c1)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且具有相同功能的DNA分 子；
[0035]c3)在严格条件下与c1)或c2)限定的核苷酸序列杂交，且具有相同功能的DNA分子。
[0036]上述的蛋白质、或上述生物材料、或上述DNA分子在调控植物氮
‑
磷稳态中的应用也属 于本专利技术的保护范围。
[0037]为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了植物试剂，其作用为协调植物氮
‑
磷吸收。
[0038]本专利技术所提供的植物试剂含有所述的蛋白质或/和所述的蛋白质相关的生物材料。
[0039]上述植物试剂的活性成分可为所述的蛋白质或/和所述的蛋白质相关的生物材料，上述植 物试剂的活性成分还可含有其他生物成分或/和非生物成分，上述植物试剂的其他活性成分本 领域技术人员可根据植物的协调植物氮
‑
磷吸收效果确定。
[0040]为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种培育氮
‑
磷稳态植物的方法。
[0041]本专利技术所提供的培育氮
‑
磷稳态植物的方法，包括将编码所述蛋白质的核酸分子导入目的 植物中，得到氮
‑
磷稳态植物；所述氮
‑
磷稳态植物相比所述目的植物对磷的吸收
为V本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蛋白质，其特征在于，所述蛋白质是如下A1)、A2)或A3)的蛋白质：A1)氨基酸序列是序列表中序列3的蛋白质；A2)将A1)的蛋白质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A1)所示的蛋白质具有90％以上的同一性且具有相同功能的蛋白质；A3)在A1)或A2)的N末端或/和C末端连接蛋白质标签得到的融合蛋白质。2.与权利要求1所述的蛋白质相关的生物材料，其特征在于，为下述B1)至B5)中的任一种：B1)编码权利要求1所述的蛋白质的核酸分子；B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体、或含有B1)所述表达盒的重组载体；B4)含有B1)所述核酸分子的重组微生物、或含有B2)所述表达盒的重组微生物、或含有B3)所述重组载体的重组微生物；B5)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系、或含有B3)所述重组载体的转基因植物细胞系。3.根据权利要求2所述的生物材料，其特征在于，B1)所述核酸分子为如下b1)
‑
b5)中任一所示的基因：b1)编码链的编码序列是序列表中序列2的cDNA分子或DNA分子；b2)编码链的核苷酸是序列表中序列2的cDNA分子或DNA分子；b3)编码链的核苷酸是序列表中序列1的DNA分子；b4)与b1)或b2)或b3)限定的核苷酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：储成才，张志华，胡斌，李钊，王威，蒋志敏，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：发明
国别省市：