一种苹果酸酶基因SgME1及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种编码苹果酸酶的基因SgME1及其应用。该苹果酸酶基因SgME1的核苷酸序列如SEQIDNO:1所示，编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQIDNO:2所示。SgME1基因调控柱花草苹果酸的合成，过量表达SgME1促进酵母、菜豆毛根和拟南芥苹果酸的合成，并增加其耐铝性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种编码苹果酸酶的基因SgME1及其应用。该苹果酸酶基因SgME1的核苷酸序列如SEQIDNO:1所示，编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQIDNO:2所示。SgME1基因调控柱花草苹果酸的合成，过量表达SgME1促进酵母、菜豆毛根和拟南芥苹果酸的合成，并增加其耐铝性。【专利说明】一种苹果酸酶基因SgMEI及其应用
本专利技术涉及植物生物
，具体涉及苹果酸酶基因没#万7及其应用。
技术介绍
铝毒害是酸性土壤上限制作物生长的主要障碍因素之一(Kochian et al.，2004)。pH小于5时，土壤中的铝就以活性形式存在，能够快速地被植物根系吸收(Kinraide, 1991)，对根尖的生长产生毒害作用，最终导致作物产量的降低。铝离子可以与细胞壁和共质体相互作用，进而扰乱植物细胞正常的生理生化反应(Kochian et al.，2005)。研究表明，招容易结合在带负电荷的细胞壁果胶质上,从而降低细胞壁的延展性，限制细胞的伸长(Yang et al.，2011)。铝除了与细胞壁结合之外，还能够累积在共质体内，扰乱细胞骨架的形成(Sivaguru et al.，1999)和抑制细胞的分裂(Roy et al.，1989)等，并能够使脂质过氧化(Yamamoto et al.，2001),从而影响根系生长发育。植物适应铝毒的机制主要包括内部忍耐和外部排斥机制(Kochian et al.，2005; Ma et al.，2001)。内部忍耐机制主要是指进入到细胞质中的铝与有机酸或其它化合物螯合，形成稳定的络合物，并隔离在液泡中，起到解除铝毒害的作用(Ma et al.,1998)。外部排斥机制主要是通过根系分泌有机酸螯合铝离子，形成稳定的有机酸-铝复合物，减少对铝的吸收，从而起到缓解铝毒害的作用。大量的证据表明，苹果酸、柠檬酸和草酸等的分泌能够有效降低铝的毒 害能力。目前，介导苹果酸和柠檬酸分泌的转运蛋白苹果酸转运子ALMTl和柠檬酸转运子MATE已成功分离克隆，这些基因的表达受到铝的调控，过量mkALMTl与姻招分别促进苹果酸和柠檬酸的分泌，并能够提高植物的耐铝性(Sasaki etal., 2004; Magalhaes et al., 2007)。同时，在铝胁迫下，通过调控编码三羧酸循环关键酶基因(PEPC'CSJtDH^ICDH)的表达，有利于柠檬酸和苹果酸的合成与分泌，通过有机酸的分泌缓解铝毒害(Rangel et al.，2010 ；ffang et al.，2010)。柱花草是公认的适应热带和亚热带生长的先锋豆科作物，是我国南方重要的优质豆科牧草(Liu et al.，1997),属于豆科柱花草属{Stylosanthes spp.),因富含蛋白质、糖类和纤维，在澳大利亚、南美、南非、东南亚等热带和亚热带地区大面积种植，并具有较高的产量和品质(Noble et al., 2000)。据报道,世界上60%的酸性土壤分布于热带和亚热带地区，因此，适应于热带和亚热带生长的植物有可能具有独特的耐铝机制(Metali etal.，2012)，长期种植于热带和亚热带酸性土壤上的柱花草可能具有潜在的适应酸性土壤生长的能力。通过早期的耐铝性筛选，我们发现磷低效柱花草基因型Fine-stem对铝胁迫敏感，磷高效柱花草基因型TPRC2001-1对铝毒具有良好的忍耐能力(Du et al.，2009)，并且TPRC2001-1的耐铝能力与耐铝作物水稻相当，然而鲜有对柱花草耐铝机制的研究。针对上述研究背景， 申请人:通过蛋白质双向电泳的方法，从柱花草耐铝基因型TPRC2001-1中分离到一个受铝调控的编码苹果酸酶的蛋白SgMEl，并利用RACE技术，获得编码该蛋白的基因全长序列。利用酵母、菜豆毛状根和拟南芥等表达体系，证明没#万7基因编码的蛋白具有合成苹果酸的功能，最终提高转基因材料耐铝毒的能力。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种苹果酸酶基因没#万7，本专利技术的另一个目的是提供上述基因编码的蛋白质，本专利技术的进一步目的是提供上述基因及其编码的蛋白质的应用。本专利技术上述目的通过以下技术方案予以实现: 本专利技术所提供的苹果酸酶基因没#万7，可以来源于柱花草，其包含或具有选自如下的核苷酸序列: (1)SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列； (2)与(I)的核苷酸序列的互补序列在低等严格条件、中等严格条件、优选高严格条件下杂交的核苷酸序列； (3)与(I)的核苷酸序列具有至少50%、至少60%、至少70%、至少75%、优选至少80%、更优选至少85%、特别优选至少90%、尤其是至少95%或98%或99%同一性的核苷酸序列； (4)与(I)的核苷酸序列编码相同氨基酸序列的蛋白质、但在序列上不同的核苷酸序列； (5)编码如下氨基酸序列之一的核苷酸序列:SEQID N0:2所示的氨基酸序列，或者，由于一或多个(例如1-25个、1-20个，1-15个，1-10个，1-5个，1-3个)氨基酸残基的替代、缺失和/或插入而与SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列不同的氨基酸序列，或者，与SEQID NO: 2所示的氨基酸序列具有至少50%、至少60%、至少70%、至少75%、优选至少80%、更优选至少85%、更优选至少90%、尤其是至少95%或98%或99%同一性的氨基酸序列； (6)(I) - (5)任何一个的核苷酸序列的活性片段； (7)与(I)- (5)任何一个的核苷酸序列互补的核苷酸序列。SEQ ID NO:1由1758个碱基组成，其开放阅读框架(ORF)为第1-1758位碱基，编码具有序列SEQ ID NO:2的氨基酸序列，所述氨基酸序列组成的蛋白质在本专利技术中称为SgMEl蛋白。本专利技术提供的苹果酸酶基因没《?7编码的蛋白质，其包含或具有选自如下的氨基酸序列: (1)SEQ ID NO:2中所示的氨基酸序列； (2)由于一或多个(例如1-25个、1-20个，1-15个，1-10个，1-5个，1-3个)氨基酸残基的替代、缺失和/或插入而与SEQ ID NO:2中所示的氨基酸序列不同的氨基酸序列； (3)与SEQID NO: 2中所示的氨基酸序列具有至少50%、至少60%、至少70%、至少75%、优选至少80%、更优选至少85%、特别优选至少90%、尤其是至少95%或98%或99%同一性的氨基酸序列； (4)(I)或(2)或(3)所述氨基酸序列的活性片段； (5)本专利技术的多核苷酸分子编码的氨基酸序列。本专利技术提供的基因没#万7和蛋白质能够调控包含它的转基因生物体内苹果酸的合成。扩增上述没#万7基因全长或其任一片段的引物对属于本专利技术的保护范围。本专利技术还提供含有上述没#万7基因的表达载体，可用现有的植物表达载体构建含有SgMEl基因的重组表达载体。所述植物表达载体包括双元农杆菌载体等，如pYLRNAi (由刘耀光研究员实验室惠赠，具体描述见文献:胡旭霞和刘耀光，2006，分子植物育种)或其它衍生植物表达载体。本专利技术还提供一种基因工程菌，其含有上述的表达载体。本专利技术还涉及细胞，其包含本专利技术的没#万7基因或重组载体。所述细胞可以是植物细胞，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种编码苹果酸酶的基因SgME1，其特征在于其核苷酸序列如SEQ?ID?NO:1所示。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田江，廖红，孙丽莉，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：