nKCBP蛋白在调控豆科植物固氮能力中的应用制造技术

本发明专利技术公开了nKCBP蛋白在调控豆科植物固氮能力中的应用。nKCBP蛋白的氨基酸序列是SEQ ID No.2所示。本发明专利技术的发明专利技术人利用CRISPR/Cas9技术定点编辑nKCBP基因，敲除了蒺藜苜蓿nKCBP基因，降低了株高和固氮能力。本发明专利技术对研究豆科植物高效固氮机制十分重要，为提高生物固氮效率提供了新思路。本发明专利技术对植物育种具有重大的应用价值。的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
nKCBP蛋白在调控豆科植物固氮能力中的应用


[0001]本专利技术属于生物
，具体涉及nKCBP蛋白在调控豆科植物固氮能力中的应用。

技术介绍

[0002]豆科植物是重要的经济作物，在农牧业生产和经济发展进程中发挥作用，豆科植物与根瘤菌可以建立互利互惠的共生关系实现生物固氮，即根瘤菌将大气中的分子态氮转化为可供植物吸收利用的氮素的过程。共生固氮是自然界中固氮能力最高、固氮量最大的生物固氮系统，有效利用这一系统对农业的可持续发展以及生物圈的氮素循环至关重要。现代农业的发展很大程度上依赖氮肥的施用，不仅造成了经济和资源的巨大浪费，而且破坏了生态环境和绿色农业发展。豆科植物-根瘤菌共生固氮是一个极其复杂的生物学过程，由复杂的基因网络参与调控。因此，通过深入挖掘参与调控共生固氮的关键基因，对进一步生物固氮能力的提高具有重要的指导意义和应用价值。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的为调控豆科植物固氮能力。
[0004]本专利技术首先保护nKCBP蛋白的应用，可为S1)-S6)中的至少一种：
[0005]S1)调控豆科植物株高；
[0006]S2)调控豆科植物固氮能力；
[0007]S3)调控豆科植物固氮酶活力；
[0008]S4)调控豆科植物株型；
[0009]S5)调控豆科植物根瘤体积；
[0010]S6)培育株高、固氮能力、固氮酶活力、株型和/或根瘤体积改变的豆科植物；
[0011]所述nKCBP蛋白可为a1)或a2)或a3)或a4)：
[0012]a1)氨基酸序列是SEQ ID No.2所示的蛋白质；
[0013]a2)在SEQ ID No.2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；
[0014]a3)将a1)或a2)所示的蛋白质经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的来源于豆科植物且与固氮能力、固氮酶活力、株高、株型和/或根瘤体积相关的蛋白质；
[0015]a4)与a1)或a2)所示的蛋白质具有80％或80％以上同一性，来源于豆科植物且与固氮能力、固氮酶活力、株高、株型和/或根瘤体积相关的蛋白质。
[0016]其中，SEQ ID No：2由1265个氨基酸残基组成。
[0017]为了使a1)中的蛋白质便于纯化，可在SEQ ID No：2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。
[0018]表1.标签的序列
[0019]标签残基序列
Poly-Arg5-6(通常为5个)RRRRRFLAG8DYKDDDDKStrep-tag II8WSHPQFEKc-myc10EQKLISEEDL
[0020]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。
[0021]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。
[0022]上述a3)中的蛋白质的编码基因可通过将SEQ ID No：1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。
[0023]本专利技术还保护编码所述nKCBP蛋白的核酸分子的应用，可为S1)-S6)中的至少一种：
[0024]S1)调控豆科植物株高；
[0025]S2)调控豆科植物固氮能力；
[0026]S3)调控豆科植物固氮酶活力；
[0027]S4)调控豆科植物株型；
[0028]S5)调控豆科植物根瘤体积；
[0029]S6)培育株高、固氮能力、固氮酶活力、株型和/或根瘤体积改变的豆科植物。
[0030]上述任一所述编码nKCBP蛋白的核酸分子可为如下b1)或b2)或b3)或b4)所示的DNA分子：
[0031]b1)编码区是SEQ ID No：1所示的DNA分子；
[0032]b2)核苷酸序列是SEQ ID No：1所示的DNA分子；
[0033]b3)与b1)或b2)限定的核苷酸序列具有80％或80％以上同一性，且编码所述nKCBP蛋白的DNA分子；
[0034]b4)在严格条件下与b1)或b2)限定的核苷酸序列杂交，且编码所述nKCBP蛋白的DNA分子。
[0035]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。
[0036]其中，SEQ ID No：1由3798个核苷酸组成，SEQ ID No：1的核苷酸编码SEQ ID No：2所示的氨基酸序列。
[0037]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nKCBP蛋白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nKCBP蛋白的核苷酸序列80％或者更高同一性的核苷酸，只要编码所述nKCBP蛋白，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。
[0038]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SEQ ID No：2所示的氨基酸序列组成的nKCBP蛋白的核苷酸序列具有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。
[0039]编码所述nKCBP蛋白的核酸分子具体可为编码所述nKCBP蛋白的基因，命名为nKCBP基因。
[0040]上述任一所述的应用中，所述调控豆科植物株高可为降低豆科植物株高或增加豆科植物株高。
[0041]上述任一所述的应用中，所述调控豆科植物固氮能力可为降低豆科植物固氮能力或提高豆科植物固氮能力。
[0042]上述任一所述的应用中，所述调控豆科植物固氮酶活力可为降低豆科植物固氮酶活力或提高豆科植物固氮酶活力。
[0043]上述任一所述的应用中，所述调控豆科植物株型可为豆科植物株型减小或豆科植物株型增大。
[0044]上述任一所述的应用中，所述调控豆科植物根瘤体积可为豆科植物根瘤体积减小或豆科植物根瘤体积增加。
[0045]上述任一所述的应用中，所述培育固氮能力、固氮酶活力、株高、株型和/或根瘤体积改变的豆科植物可为“培育固氮能力降低、固氮酶活力降低、株高降低、株型减小和/或根瘤体积减小的豆科植物”或“培育固氮能力提高、固氮酶活力提高、株高增加、株型增大和/或根瘤体积增加的豆科植物”。
[0046]本专利技术还保护特异sgRNA；所述特异sgRNA的靶标序列可如SEQ ID No：1自5
’
末端起第118-137位所示。
[0047]本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.nKCBP蛋白的应用，为S1)-S6)中的至少一种：S1)调控豆科植物株高；S2)调控豆科植物固氮能力；S3)调控豆科植物固氮酶活力；S4)调控豆科植物株型；S5)调控豆科植物根瘤体积；S6)培育株高、固氮能力、固氮酶活力、株型和/或根瘤体积改变的豆科植物；所述nKCBP蛋白为a1)或a2)或a3)或a4)：a1)氨基酸序列是SEQ ID No.2所示的蛋白质；a2)在SEQ ID No.2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a1)或a2)所示的蛋白质经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的来源于豆科植物且与固氮能力、固氮酶活力、株高、株型和/或根瘤体积相关的蛋白质；a4)与a1)或a2)所示的蛋白质具有80％或80％以上同一性，来源于豆科植物且与固氮能力、固氮酶活力、株高、株型和/或根瘤体积相关的蛋白质。2.编码权利要求1中所述nKCBP蛋白的核酸分子的应用，为S1)-S6)中的至少一种：S1)调控豆科植物株高；S2)调控豆科植物固氮能力；S3)调控豆科植物固氮酶活力；S4)调控豆科植物株型；S5)调控豆科植物根瘤体积；S6)培育株高、固氮能力、固氮酶活力、株型和/或根瘤体积改变的豆科植物。3.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于：所述调控豆科植物株高为降低豆科植物株高或增加豆科植物株高；所述调控豆科植物固氮能力为降低豆科植物固氮能力或提高豆科植物固氮能力；所述调控豆科植物固氮酶活力为降低豆科植物固氮酶活力或提高豆科植物固氮酶活力；所述调控豆科植物株型为豆科植物株型减小或豆科植物株型增大；所述调控豆科植物根瘤体积为豆科植物根瘤体积减小或豆科植物根瘤体积增加；所述培育固氮能力、固氮酶活力、株高、株型和/或根瘤体积改变的豆科植物为“培育固氮能力降低、固氮酶活力降低、株高降低、株型减小和/或根瘤体积减小的豆科植物”或“培育固氮能力提高、固氮酶活力提高、株高增加、株型增大和/或根瘤体积增加的豆科植物”。4.特异sgRNA或特异重组质粒；所述特异sgRNA的靶标序列如SEQ ID No：1自5
’
末端起第118-137位所示；所述特异重组质粒含有...

【专利技术属性】
技术研发人员：权利要求书二页说明书八页序列表八页附图五页，
申请(专利权)人：中国科学院微生物研究所，
类型：发明
国别省市：