[發明專利]基因AtPAP15在提高大豆植株有機磷吸收利用方面的應用

有效

• 申請號: 200910036465.1
• 申請日: 2009-01-06
• 公開（公告）號: CN101475960A
• 公開（公告）日: 2009-07-08
• 發明（設計）人: 王秀榮;廖紅;嚴小龍
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 林麗明;任 重

技術領域

本發明屬于植物基因工程技術領域，具體涉及一種紫色酸性磷酸酶基因AtPAP15在提高大豆植株有機磷吸收利用方面的應用。?

背景技術

大豆(Glycine?max)是我國重要的糧食和油料作物。在幾種主要糧食作物中，大豆蛋白質含量最高，是水稻的4.6倍、小麥的近3倍，所以大豆是人類理想的植物蛋白來源(王文真等，1998)。在農業生產方面，大豆根系具有生物固氮能力，能夠培肥地力、改良土壤結構、肥地養地。因此，發展大豆生產對改善我國人民的食物結構，滿足市場對植物蛋白、油脂的需求，發展畜牧業、食品業，及保護生態環境都具有十分重要的意義。但大豆生產往往會受到許多生物和非生物脅迫的影響，產量很不穩定。尤其是在我國華南地區酸性紅壤上，缺磷和鋁毒是限制大豆生產的主要障礙因子(Liao?et?al，2006)。磷是植物能量代謝中的重要物質，也是核酸和生物膜的重要組成成分(Guo?et?al，2008)。因此，磷是植物正常生長和發育的必需營養元素之一。然而，大部分土壤中磷的有效性較低，不能滿足作物生長的需求。增施磷肥可以促進作物生長，提高產量。但增施的磷肥中只有10～20％的磷被當季作物吸收利用(Holford，1997)，其余大部分被土壤中的有機物或鐵鋁的氧化膠膜所固定轉變為不易被植物吸收利用的無機磷或有機磷(Raghothama，1999)。土壤中有50～80％的磷是?以有機磷的形式存在(Turner?et?al，2002)，其中，難以被作物利用的植酸磷(多為鹽的形式)大約占土壤有機磷的60％(Iyamuremye?etal，1996)。然而，無機磷酸根離子是植物直接吸收磷的主要形式，這些有機磷只有在磷酸酶的作用下礦化分解，釋放出無機磷后才能被吸收利用(Gilbert?et?al，1999)。?

因此，通過轉基因方法改良作物合成分泌植酸酶的能力，是有效地提高作物吸收利用土壤有機磷、解決限制大豆生產中缺磷這一主要障礙因子的潛在途徑(孔凡利等，2006)。?

植物酸性磷酸酶基因和來源于真菌的植酸酶基因或人工合成的植酸酶基因都有增加土壤中磷吸收的潛力(Xiao?et?al，2006)。其中，植酸酶基因研究的主要目的還是利用植物生產植酸酶作為動物飼料添加劑，改善動物對飼料中植酸磷的利用。盡管有很多關于轉植酸酶基因植物的報道，但這些研究多是使植酸酶在子葉和種子中表達，來幫助動物消化吸收利用飼料中的植酸磷(Ponstein?et?al，2002)。?

有關利用轉植酸酶基因植物分泌植酸酶到根際中來利用介質中植酸磷的報道并不多見(Richardson?et?al，2001a；Mudge?et?al，2003；George?et?al，2004)，且多是利用真菌的植酸酶基因，利用來源于植物的植酸酶基因提高磷吸收的研究鮮有報道(Xiao?et?al，2007)。酸性磷酸酶同樣參與了土壤有機磷的水解，釋放出可溶性磷供植物吸收。而利用來源于植物的酸性磷酸酶基因提高植物吸收和利用植酸磷能力的報道更加少見(Xiao?et?al，2006)，轉基因大豆在這方面的研究還未見報道。并且，考慮到轉基因產品的發展，轉基因?安全評價條例以及市場的接受度，研究能提高植物吸收和利用植酸磷能力的來源于植物本身的基因更加重要和迫切。?

紫色酸性磷酸酶作為一種多功能的酶，在正常磷和缺磷條件下均對植物生長和發育起著重要的作用(Zhu?et?al，2005)。到目前為止，在擬南芥上已有29個紫色酸性磷酸酶基因被鑒定(Li?et?al，2002)。其中，Hegeman和Grabau(2001)發現大豆的一個植酸酶基因GmPhy與擬南芥的AtPAP15有74.1％的相似性，預示著AtPAP15具有植酸酶活性。Zhang等(2008)通過體內和體外的酶活性評價進一步證明AtPAP15具有較強的植酸酶活性，能促進肌醇六磷酸鹽的水解產生肌醇和水溶性磷酸鹽，并且在根部的表達量最高。此外，有研究表明擬南芥不能利用植酸鹽中的磷主要是由于缺乏細胞外植酸酶活性(Richardson?et?al，2001b)。?

上述研究尚停留在理論研究AtPAP15具有較強的植酸酶活性階段，目前并無關于AtPAP15在大豆中表達并提高大豆植株對有機磷的活化、吸收和利用的具體技術方案的相關技術報道。?

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供基因AtPAP15在提高大豆植株有機磷吸收利用方面的應用。?

本發明的另一個目的是提供所述基因AtPAP15在大豆植株中的表達方法。?

本發明的目的通過以下技術方案來予以實現：?