本发明专利技术公开了能量感受器SnRK1α4蛋白及其相关生物材料在调控植物共生固氮中的应用。本发明专利技术提供了一种蛋白质，来源于蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)，命名为SnRK1α4蛋白，为SEQ ID NO：1所示的蛋白质。编码SnRK1α4蛋白的核酸分子也属于本发明专利技术的保护范围。所述的核酸分子具体可为SnRK1α4基因。本发明专利技术还保护SnRK1α4蛋白或编码SnRK1α4蛋白的核酸分子的应用：(c1)正调控植物的共生固氮能力；(c2)正调控植物与固氮菌的共生固氮能力；(c3)正调控植物在低氮环境中的生长性能。本发明专利技术为豆科植物固氮机制研究提供宝贵证据，为培育高效固氮植物新品种提供了重要基因资源，在农业生产上有重要应用前景。上有重要应用前景。
【技术实现步骤摘要】
能量感受器SnRK1
α
4蛋白及其相关生物材料在调控植物共生固氮中的应用
[0001]本专利技术属于生物
，特别涉及能量感受器SnRK1α4蛋白及其相关生物材料在调控植物共生固氮中的应用。
技术介绍
[0002]氮素对植物生长至关重要，尽管在大气中占比达到79％，但无法被植物直接吸收利用。农业系统中氮素的需求量极大，人们往往通过施加氮肥促进作物生产、提高作物产量品质；但是，大量施用氮肥会造成严重的环境压力并降低生产效率。
[0003]生物固氮将大气中游离态氮元素转变为可吸收利用的氨，每年为农业系统提供50
‑
70Tg的固定态氮源。其中，共生固氮是生物固氮中固氮量最多的一大分支，尤其是豆科植物与根瘤菌的共生固氮体系，缓解土壤压力，促进大气圈氮素循环，对于农业可持续发展有重要意义。
[0004]因此，提高植物共生固氮能力、培育高效固氮作物具有重要的生产应用价值。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供能量感受器SnRK1α4蛋白及其相关生物材料在调控植物共生固氮中的应用。
[0006]本专利技术提供了一种蛋白质，来源于蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)，命名为SnRK1α4蛋白，为如下(a1)或(a2)或(a3)或(a4)：
[0007](a1)SEQ ID NO：1所示的蛋白质；
[0008](a2)在(a1)所述蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白；
[0009](a3)将(a1)经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与植物共生固氮能力相关的蛋白质；
[0010](a4)来源于苜蓿且与(a1)具有98％以上同一性且与植物共生固氮相关的蛋白质。
[0011]所述标签具体可如表1所示。
[0012]表1标签的序列
[0013]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
[0014]编码SnRK1α4蛋白的核酸分子也属于本专利技术的保护范围。
[0015]所述的核酸分子具体可为SnRK1α4基因，为如下(b1)或(b2)或(b3)或(b4)：
[0016](b1)编码区如SEQ ID NO：2所示的DNA分子；
[0017](b2)SEQ ID NO：3所示的DNA分子；
[0018](b3)来源于苜蓿且与(b1)或(b2)具有95％以上同一性且编码所述蛋白质的DNA分子；
[0019](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蛋白质的DNA分子。
[0020]上述严格条件可为用0.1
×
SSPE(或0.1
×
SSC)，0.1％SDS的溶液，在DNA或者RNA杂交实验中65℃下杂交并洗膜。
[0021]含有所述核酸分子的表达盒、重组载体、重组微生物或转基因植物细胞均属于本专利技术的保护范围。
[0022]本专利技术还保护SnRK1α4蛋白或编码SnRK1α4蛋白的核酸分子的应用，为如下(c1)至(c3)中的至少一种：
[0023](c1)正调控植物的共生固氮能力；
[0024](c2)正调控植物与固氮菌的共生固氮能力；
[0025](c3)正调控植物在低氮环境中的生长性能。
[0026]本专利技术还保护一种培育共生固氮能力提高的植物的方法，包括如下步骤：在受体植物中导入编码SnRK1α4蛋白的核酸分子，得到共生固氮能力提高的转基因植物。所述核酸分子具体可通过重组质粒导入受体植物。所述重组质粒具体可为：将载体pCAMBIA1307中SalI和SpeI酶切位点之间的小片段取代为SnRK1α4基因得到的重组质粒。
[0027]本专利技术还保护一种培育共生固氮能力降低的植物的方法，包括如下步骤：抑制目的植物中的编码SnRK1α4蛋白的核酸分子表达，得到共生固氮能力降低的转基因植物。所述抑制目的植物中的编码SnRK1α4蛋白的核酸分子表达具体可通过向目的植物中导入以编码SnRK1α4蛋白的核酸分子为靶标的干扰载体实现。所述抑制目的植物中的编码SnRK1α4蛋白的核酸分子表达具体可通过向目的植物中导入以编码SnRK1α4蛋白的核酸分子为靶标的基因编辑载体实现。具体的，所述基因编辑载体为基于Cas9基因编辑技术的载体。具体的，所述基因编辑载体表达sgRNA和Cas9蛋白。所述sgRNA以编码SnRK1α4蛋白的核酸分子为靶标。具体的，所述sgRNA的靶标为：GCTAACCTCACCTTGCCAG。
[0028]本专利技术还提供了一种培育共生固氮能力提高的植物的方法，包括如下步骤：增加植物中SnRK1α4蛋白的含量，得到共生固氮能力提高的植物。
[0029]本专利技术还提供了一种培育共生固氮能力降低的植物的方法，包括如下步骤：降低植物中SnRK1α4蛋白的含量，得到共生固氮能力降低的植物。
[0030]本专利技术还保护以上任一所述方法在植物育种中的应用。
[0031]所述正调控植物的共生固氮能力体现为：SnRK1α4蛋白丰度提高，植物与根瘤菌共生时的共生固氮能力提高。
[0032]所述正调控植物的共生固氮能力体现为：SnRK1α4蛋白丰度降低，植物与根瘤菌共生时的共生固氮能力降低。
[0033]所述正调控植物的共生固氮能力体现为：SnRK1α4蛋白丰度提高，植物与根瘤菌共生时，植物的根瘤变大和/或根瘤数目增多和/或根瘤鲜重增加和/或根瘤固氮酶活性增加。
[0034]所述正调控植物的共生固氮能力体现为：SnRK1α4蛋白丰度降低，植物与根瘤菌共生时，植物的根瘤变小和/或根瘤数目减少和/或根瘤鲜重减少和/或根瘤固氮酶活性降低。
[0035]所述正调控植物的共生固氮能力体现为：SnRK1α4基因丰度提高，植物与根瘤菌共生时的共生固氮能力提高。
[0036]所述正调控植物的共生固氮能力体现为：SnRK1α4基因丰度降低，植物与根瘤菌共生时的共生固氮能力降低。
[0037]所述正调控植物的共生固氮能力体现为：SnRK1α4基因丰度提高，植物与根瘤菌共生时，植物的根瘤变大和/或根瘤数目增多和/或根瘤鲜重增加和/或根瘤固氮酶活性增加。
[0038]所述正调控植物的共生固氮能力体现为：SnRK1α4基因丰度降低，植物与根瘤菌共生时，植物的根瘤变小和/或根瘤数目减少和/或根瘤鲜重减少和/或根瘤固氮酶活性降低。
[0039]所述生长性能为：株高和/或根长和/或鲜重。
[0040]所述根长为主根根长。
[0041]所述鲜重为地上部分鲜重。
[0042]所述共生固氮能力提高体现本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.蛋白质，为如下(a1)或(a2)或(a3)或(a4)：(a1)SEQ ID NO：1所示的蛋白质；(a2)在(a1)所述蛋白质的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白；(a3)将(a1)经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的与植物共生固氮能力相关的蛋白质；(a4)来源于苜蓿且与(a1)具有98％以上同一性且与植物共生固氮相关的蛋白质。2.编码权利要求1所述蛋白质的核酸分子。3.如权利要求2所述的核酸分子，其特征在于：所述核酸分子为如下(b1)或(b2)或(b3)或(b4)：(b1)编码区如SEQ ID NO：2所示的DNA分子；(b2)SEQ ID NO：3所示的DNA分子；(b3)来源于苜蓿且与(b1)或(b2)具有95％以上同一性且编码所述蛋白质的DNA分子；(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蛋白质的DNA分子。4.含有权利要求2或3所述核酸分子的表达盒、重组载体...
【专利技术属性】
技术研发人员：董江丽，王涛，叶沁怡，刘鹏，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：
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