SgPAP7在提高植物利用内源有机磷能力的应用制造技术

本发明专利技术涉及柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7在促进/提高植物利用内源有机磷能力的应用。柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7不仅能有效水解内源有机磷底物，而且还能提高APase活性。在植物体内表达柱花草紫色酸性磷酸SgPAP7基因，促进植物利用内源性ADP克服低磷胁迫。本发明专利技术克服了SgPAP7不能利用内源有机磷促进植物生长的技术偏见，对解决植物磷利用问题，尤其是对无磷/低磷环境植物种植问题，具有重要价值。具有重要价值。具有重要价值。

【技术实现步骤摘要】
SgPAP7在提高植物利用内源有机磷能力的应用


[0001]本专利技术属于基因工程
，具体涉及柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7在促进植物利用内源性有机磷耐低磷胁迫的应用以及水解有机磷底物的应用。

技术介绍

[0002]磷是植物生长发育必须的大量营养元素之一，其参与植物多种代谢进程，包括膜磷脂和核苷酸的合成，光合作用，能量转移和信号转导等。土壤磷存在的主要形式有三种，包括无机可溶性磷酸盐(Inorganic orthophosphate,Pi)、无机难溶性磷和有机磷，但含量丰富的无机难溶性磷和有机磷不能被植物直接吸收利用，可被植物直接吸收利用的Pi含量<1.0％。为缓解低磷胁迫，人们过量施用磷肥以保障作物的稳产和高产，但作物对磷肥的利用效率较低，只有约20％的施用磷肥可被植物吸收利用，同时过量的磷肥使水体富营养化，严重污染环境。
[0003]在长期的进化过程中，植物形成了多种增强磷的吸收与利用效率的策略，例如改变根系形态和构型，与丛枝菌根真菌共生，增强高亲和性磷转运子的表达和活性，分泌有机酸和紫色酸性磷酸酶(PAPs)等至根际，以半乳糖脂和硫脂替代膜磷脂等。紫色酸性磷酸酶(PAPs)是多基因的大家族，是一类广泛存在于植物体内的金属磷酸酯酶，其显著特征是存在5个保守结构域：DXG、GDXXY、GNH(D/E)、VXXH、GHXH。PAPs在酸性环境下能够有效催化磷酸酯或酸酐的水解，释放出植物可以利用的磷酸基团，促进植物对环境中磷的利用《植物紫色酸性磷酸酶基因家族功能研究进展，魏铭等，植物学报，2019》。大量PAPs基因家族成员响应低磷胁迫上调表达。如《水稻紫色酸性磷酸酶OsPAP10a和OsPAP10c的功能研究，陆玲鸿，浙江大学，2016》中表明，缺磷条件下植物能合成并向根外分泌PAPs，从而水解植物根部周围的有机磷化合物，释放出无机磷供植物生长利用。研究表明，PAPⅠa亚家族在植物有机磷的利用及缺磷适应中具有重要作用。水稻PAPⅠa亚家族包括OsPAP10a、OsPAP10b、OsPAP10c、OsPAP10d和OsPAP26。再如《玉米紫色酸性磷酸酶(PAPs)基因家族的鉴定与低磷响应特征，农业生物技术学报，易双等，2015》、《马尾松紫色酸性磷酸酶基因PmPAP1的克隆与表达模式分析，张婷，2016》等。但以上研究均未涉及PAPs是否参与植物内源有机磷的利用。
[0004]此外，柱花草(Stylosanthes spp.)是分布在热带和亚热带酸性土壤中重要的豆科牧草，其广泛用于保持水土和果园间作的绿肥(Marques et al.,2018)。柱花草具有较强的适应酸性土壤非生物逆境胁迫(包括低磷和铝毒害)的能力，Liu等(2018)研究表明，低磷胁迫下，柱花草通过增强根系相关的SgPAP23活性，加强外源植酸磷的利用，以适应低磷胁迫。有研究显示，以dNTP为唯一磷源时，在菜豆毛根中超量表达柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7基因，有助于增强菜豆毛根对外源dNTP的利用能力《刘攀道.柱花草紫色酸性磷酸酶活化有机磷的分子机制[D].海南大学,2016》。但是，关于柱花草SgPAP7是否参与内源有机磷的活化利用尚不清楚。
[0005]综上，目前大量研究均集中在解析PAPs提高植物对外源(土壤)磷的利用(磷吸收效率)机理上，而对于PAPs家族成员参与植物高效利用内源磷(磷利用效率)的研究较少。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是上述
技术介绍
中提到的在外源(环境)磷(主要是Pi)不足的条件下，植物如何加强细胞内源磷的利用(提高磷利用效率)，以适应低磷胁迫而维持自身生长的技术问题，提供一种提高植物内源磷利用能力的方法。基于本专利技术的研究结果，在植物体内超量表达柱花草紫色酸性磷酸SgPAP7基因，可促进其利用内源有机磷，尤其是利用内源ADP。该方法克服了植物体内表达SgPAP7基因不能促进植物利用内源磷的技术偏见。
[0007]本专利技术的目的是提供柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7在促进/提高植物利用内源有机磷能力的应用。
[0008]本专利技术的另一目的是提供柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7编码基因在促进/提高植物利用内源有机磷能力的应用。
[0009]本专利技术的另一目的是提供柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7编码基因在构建耐低磷环境转基因植株中的应用，所述低磷环境是环境中只存在二磷酸腺苷(ADP)。
[0010]本专利技术的另一目的是提供一种提高植物利用内源有机磷能力的方法。
[0011]本专利技术的另一目的是提供柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7在水解有机磷底物中的应用。
[0012]本专利技术的另一目的是提供一种水解有机磷底物的方法。
[0013]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0014]经过实验证实，将野生型拟南芥和超量表达SgPAP7的转基因拟南芥(OE
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1/2/3)栽培在磷含量为160mg P/kg无营养土中。与WT相比，转基因拟南芥(OE
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1/2/3)的酸性磷酸酶活性(APase，以ADP为底物)提高151.0％～192.6％；但体内ADP浓度却降低11.1％～15.7％。以上结果表明，超量表达柱花草SgPAP7基因提高了拟南芥的APase活性，并加强了内源ADP的利用。因此保护以下技术方案：
[0015]柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7在促进/提高植物利用内源有机磷能力的应用。
[0016]柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7编码基因在促进/提高植物利用内源有机磷能力的应用。
[0017]其中，优选地，所述的有机磷是指二磷酸腺苷(ADP)。
[0018]柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7编码基因在构建耐低磷环境转基因植株中的应用，所述低磷环境是环境中只存在二磷酸腺苷(ADP)。
[0019]一种提高植物利用内源有机磷能力的方法，使植物体内表达柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7基因。
[0020]其中，优选地，所述的使植物体内表达柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7基因的方法为在植物体内转入柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7基因使其内源表达。
[0021]其中，优选地，所述的有机磷为二磷酸腺苷(ADP)。
[0022]其中，优选地，所述的使植物体内表达柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7基因的方法为转入连接柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7基因开放阅读框的真核表达载体，更具体的是采用连接柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7基因开放阅读框的真核表达载体的农杆菌菌株EHA105浸染转化植物。
[0023]其中，优选地，所述的植物为拟南芥。
[0024]其中，优选地，所述的真核表达在载体为pTF101.1。
[0025]柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7在水解有机磷底物中的应用，其中所述的有机磷底物为三磷酸腺苷(ATP)、二磷酸腺苷(ADP)、单磷酸腺苷(AMP)、单磷酸鸟苷(GMP)、4
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硝基苯磷酸二钠盐(ρ<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7在促进/提高植物利用内源有机磷能力的应用。2.柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7编码基因在促进/提高植物利用内源有机磷能力的应用。3.如权利要求1～2任一所述的应用，其特征在于，所述的有机磷是指二磷酸腺苷(ADP)。4.柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7编码基因在构建耐低磷环境转基因植株中的应用。5.柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7编码基因在构建耐低磷环境转基因植株中的应用，所述低磷环境是环境中只存在二磷酸腺苷(ADP)。6.一种提高植物利用内源有机磷能力的方法，其特征在于，使植物体内表达柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7基因。7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，所述的使植物体内表达柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP7基因的方法为在植物体内转入柱花草紫色酸性磷酸酶SgPAP...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗佳佳，刘春，董荣书，刘攀道，蔡泽坪，
申请(专利权)人：中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所，
类型：发明
国别省市：