本发明专利技术公开了一种植物磷转运蛋白ZmPHOS3及其编码基因和应用。本发明专利技术公开的ZmPHOS3，为氨基酸序列为序列表中序列1的蛋白质。实验证明，本发明专利技术的ZmPHOS3及其编码基因可以调控生物中的磷转运：向生物中导入ZmPHOS3编码基因后，磷转运缺陷生物中磷转运缺陷可恢复；敲除植物的ZmPHOS3基因后，种子中总磷含量的显著性降低。说明，本发明专利技术的ZmPHOS3及其编码基因参与了磷转运，对进一步阐明生物磷营养的分子机理并通过基因工程的技术手段培育磷营养高效的新品种具有重要的理论意义和实践意义。的新品种具有重要的理论意义和实践意义。
【技术实现步骤摘要】
一种植物磷转运蛋白ZmPHOS3及其编码基因和应用
[0001]本专利技术涉及生物
中，一种植物磷转运蛋白ZmPHOS3及其编码基因和应用。
技术介绍
[0002]磷是植物维持生长发育所必需的三大营养元素之一，约占植物干重的0.05-0.50％。在植物体内，磷是细胞构成的重要组分，可参与物质代谢和能量代谢以及细胞信号转导等多个生命过程。磷在植物整个生命周期中都发挥着至关重要的作用。
[0003]通常条件下，土壤中的磷主要以H2PO
4-和HPO
42-的形式被植物的根部吸收。依赖于根际pH值为4.5-5.0时,H2PO
4-成为植物主要的磷吸收形式。土壤中的磷常会被微生物转化为有机态，也易被黏土和有机质吸附或与金属阳离子形成沉淀，这使得土壤中的磷大部分以固定态和有机态形式存在，而可被植物利用的无机磷的浓度不超过10μM。事实上,全球大约70％的土壤都出现有效磷供应不足的现象。在农业生产中，人们通常通过大量施加磷肥来提高作物产量。然而，这不仅会增加农业生产成本，还会加剧磷矿资源的消耗、水体富营养化及生态污染等问题。
[0004]玉米(Zea mays L.)是禾本科草本植物，亦称玉蜀黍。中国各地都有种植，尤以东北、华北和西南各省较多。玉米是粗粮中的保健佳品，食用玉米对人体健康颇为有利。玉米在我国粮食安全中起着极其重要的作用，是重要的饲料作物，又是食品、化工、燃料、医药等行业的重要原料。磷对玉米的生长发育、籽粒的产量和品质非常重要。磷素充足时，玉米早熟，籽粒色泽和品质好，产量高。玉米幼苗期缺磷，会导致玉米生长缓慢，硝态氮积累，蛋白质合成受阻，叶片呈现紫红色。雌雄穗分化时缺磷，则果穗发育受阻，穗顶绕缩，易形成空秆。授粉期缺磷，则授粉不良，果穗卷曲，籽粒发育异常，导致缺行、缺粒或秃尖，品质下降。
[0005]玉米根部从土壤中吸收无机磷，并转运至冠部，以维持玉米正常的生长发育。提高玉米中磷从根部到冠部的转运效率，有助于提高玉米对磷肥的利用效率，减少磷肥的施用，减少环境污染。
技术实现思路
[0006]本专利技术所要解决的技术问题是如何调控生物中磷的转运。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术首先提供了一种来源于玉米的蛋白质(其名称为ZmPHOS3)的下述任一应用：
[0008]d1)调控植物籽粒中磷的积累；
[0009]d2)促进植物籽粒中磷的积累
[0010]d3)调控植物籽粒中磷含量；
[0011]d4)提高植物籽粒中磷含量；
[0012]d5)调控磷从植物根部到冠部的转运；
[0013]d6)促进磷从植物根部到冠部的转运；
[0014]d7)调控植物种子发育；
[0015]d8)促进植物种子发育；
[0016]d9)植物育种；
[0017]d10)调控生物中磷的转运；
[0018]d11)促进生物中磷的转运；
[0019]ZmPHOS3为如下a1)-a5)中任一种：
[0020]a1)氨基酸序列包括序列表中序列1所示的氨基酸序列的蛋白质；
[0021]a2)氨基酸序列为序列表中序列1的蛋白质；
[0022]a3)将a1)或a2)所限定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/或添加且具有磷转运和/或磷累积功能的蛋白质；
[0023]a4)与a1)或a2)所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同一性且具有参与磷转运和/或磷累积功能的蛋白质；
[0024]a5)在a1)-a4)中任一所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白。
[0025]为了使a1)或a2)中的蛋白质便于纯化，可在其氨基末端或羧基末端连接上如下表所示的标签。
[0026]表：标签的序列
[0027]标签残基序列Poly-Arg5-6(通常为5个)RRRRRPoly-His2-10(通常为6个)HHHHHHFLAG8DYKDDDDKStrep-tag II8WSHPQFEKc-myc10EQKLISEEDL
[0028]上述a3)中的蛋白质，为与序列1所示蛋白质的氨基酸序列具有75％或75％以上同一性且具有相同功能的蛋白质。所述具有75％或75％以上同一性为具有75％、具有80％、具有85％、具有90％、具有95％、具有96％、具有97％、具有98％或具有99％的同一性。
[0029]上述a3)、a4)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。
[0030]上述a3)、a4)中的蛋白质的编码基因可通过将序列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
′
端连上上表所示的标签的编码序列得到。其中，序列2所示的DNA分子编码序列1所示的蛋白质。
[0031]本专利技术还提供了与ZmPHOS3相关的生物材料的下述任一应用：
[0032]d1)调控植物籽粒中磷的积累；
[0033]d2)促进植物籽粒中磷的积累
[0034]d3)调控植物籽粒中磷含量；
[0035]d4)提高植物籽粒中磷含量；
[0036]d5)调控磷从植物根部到冠部的转运；
[0037]d6)促进磷从植物根部到冠部的转运；
[0038]d7)调控植物种子发育；
[0039]d8)促进植物种子发育；
[0040]d9)植物育种；
[0041]d10)调控生物中磷的转运；
[0042]d11)促进生物中磷的转运；
[0043]所述生物材料为下述B1)至B9)中的任一种：
[0044]B1)编码ZmPHOS3的核酸分子；
[0045]B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；
[0046]B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体、或含有B2)所述表达盒的重组载体；
[0047]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；
[0048]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；
[0049]B6)含有B1)所述核酸分子的转基因植物组织、或含有B2)所述表达盒的转基因植物组织；
[0050]B7)含有B1)所述核酸分子的转基因植物器官、或含有B2)所述表达盒的转基因植物器官；
[0051]B8)降低ZmPHOS3表达量的核酸分子；
[0052]B9)含有B8)所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物、转基因植物细胞系、转基因植物组织或转基因植物器官。
[0053]上述应用中，B1)所述核酸分子可为如下b11)或b12)或b13)或b14)或b15)：
[0054]b11)编码序列是序列表中序列本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.蛋白质的下述任一应用：d1)调控植物籽粒中磷的积累；d2)促进植物籽粒中磷的积累d3)调控植物籽粒中磷含量；d4)提高植物籽粒中磷含量；d5)调控磷从植物根部到冠部的转运；d6)促进磷从植物根部到冠部的转运；d7)调控植物种子发育；d8)促进植物种子发育；d9)植物育种；d10)调控生物中磷的转运；d11)促进生物中磷的转运；所述蛋白质为如下a1)-a5)中任一种：a1)氨基酸序列包括序列表中序列1所示的氨基酸序列的蛋白质；a2)氨基酸序列为序列表中序列1的蛋白质；a3)将a1)或a2)所限定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/或添加且具有磷转运和/或磷累积功能的蛋白质；a4)与a1)或a2)所限定的氨基酸序列具有99％以上、95％以上、90％以上、85％以上或者80％以上同一性且具有磷转运和/或磷累积功能的蛋白质；a5)在a1)-a4)中任一所限定的蛋白质的N端和/或C端连接标签后得到的融合蛋白。2.与权利要求1中所述蛋白质相关的生物材料的下述任一应用：d1)调控植物籽粒中磷的积累；d2)促进植物籽粒中磷的积累d3)调控植物籽粒中磷含量；d4)提高植物籽粒中磷含量；d5)调控磷从植物根部到冠部的转运；d6)促进磷从植物根部到冠部的转运；d7)调控植物种子发育；d8)促进植物种子发育；d9)植物育种；d10)调控生物中磷的转运；d11)促进生物中磷的转运；所述生物材料为下述B1)至B9)中的任一种：B1)编码权利要求1中所述蛋白质的核酸分子；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B2)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；B6)含有B1)所述核酸分子的转基因植物组织、或含有B2)所述表达盒的转基因植物组织；B7)含有B1)所述核酸分子的转基因植物器官、或含有B2)所述表达盒的转基因植物器官；B8)降低权利要求1中所述蛋白质表达量的核酸分...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈益芳，武维华，李小梅，王芳，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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