[發(fā)明專利]氨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因、其編碼蛋白及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910196517.1
• 申請日: 2009-09-25
• 公開（公告）號: CN101693892A
• 公開（公告）日: 2010-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋任濤;許政暟;宋婷;王麗華;張健;孟祥宗
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學(xué)
• 主分類號: C12N15/31
• 分類號: C12N15/31;C07K14/405;C12N15/10;C12N15/63;C12N1/19;C12R1/89
• 代理公司: 上海上大專利事務(wù)所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明涉及一種氨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因、其編碼蛋白及其該基因在 農(nóng)作物氮高效利用方面的應(yīng)用。

背景技術(shù)

土壤中可利用的氮源比較少，而氮又是植物需求量最大的礦物質(zhì)元素，自然就會成為農(nóng) 作物產(chǎn)量最主要的限制因素之一。由于外源的氮對農(nóng)作物產(chǎn)量的提高是非常有效的，因而， 在集中型農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，階段性的施加無機(jī)氮肥成為提高農(nóng)作物產(chǎn)量的重要途徑。許多農(nóng)作物 品種之所以被耕種者選擇，一部分原因就是它們對施用的氮肥有更高的利用性。然而，無機(jī) 氮肥的應(yīng)用會造成一系列環(huán)境問題，尤其是淡水，進(jìn)而江河和海水的富營養(yǎng)。正因?yàn)槿绱耍? 需要降低氮肥的使用量，并尋找氮利用率更高的植物基因型。更高的氮利用率可以保證在產(chǎn) 量不下降的前提下，減少氮肥的使用量。當(dāng)然，值得一提的是，對大多數(shù)農(nóng)作物來講，隨著 農(nóng)產(chǎn)品的收獲，土壤中的氮被不可逆轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)移，最終可能會導(dǎo)致土壤中氮源的耗竭。

銨鹽(NH₄⁺)和硝酸鹽(NO₃^-)是大多數(shù)非固氮農(nóng)作物進(jìn)行氮吸收和同化的主要形式。在自然 界中的土壤中，NH₄⁺一般在豐度上要比NO₃^-少10-1000倍。但是，在許多微生物和植物中， NH₄⁺是被優(yōu)先利用的無機(jī)氮形式，部分原因可能是NH₄⁺被細(xì)胞代謝所消耗的能量比NO₃^-要少。 NH₄⁺是無機(jī)氮與有機(jī)氮轉(zhuǎn)化過程中的重要中間復(fù)合物，在去氨基和轉(zhuǎn)氨基反應(yīng)生成其它含氮化 合物的過程中也是不可或缺的。

在生理水平上，有兩個(gè)動力學(xué)特性不同的轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)參與了NH₄⁺的轉(zhuǎn)運(yùn)：低親和轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng) (LATS)，與K⁺被動運(yùn)輸通道相關(guān)，介導(dǎo)高濃度下氮的吸收；高親和轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)(HATS)，通過將 NH₄⁺內(nèi)流與H⁺偶聯(lián)介導(dǎo)NH₄⁺的主動運(yùn)輸，介導(dǎo)低濃度下氮的吸收。在分子水平上，植物、酵母、 細(xì)菌、真菌、動物以及藻類中已發(fā)現(xiàn)的編碼NH₄⁺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的基因組成了三個(gè)家族：AMT/MEP/ Rh。

鹽藻(Dunaliella?viridis)屬團(tuán)藻目、多毛藻科、杜氏藻屬，是耐鹽性最強(qiáng)的真核單細(xì) 胞藻類。不僅可在高鹽海水和鹽湖等生長，也能經(jīng)受外界環(huán)境中鹽濃度0.5-5.5mol/L劇烈 變化。在外界高鹽的環(huán)境下，鹽藻可利用環(huán)境中低濃度的毫摩爾的NO₃^--N和NH₄⁺-N。研究鹽 藻的NH₄⁺-N轉(zhuǎn)運(yùn)，有利于搞清楚高鹽環(huán)境下植物銨態(tài)氮的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制及調(diào)控機(jī)制。因此，鹽藻 氨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因DvAMT的克隆及功能鑒定對于改善逆境下農(nóng)作物的性狀有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供了一個(gè)具有銨態(tài)氮源轉(zhuǎn)運(yùn)功能的氨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，該基因 是從鹽藻中分離的一個(gè)DNA分子，稱為DvAMT1；1。

本發(fā)明的目的之二在于提供該基因的編碼蛋白。

本發(fā)明的目的之三在于提供該在提高低氮環(huán)境下NH4+的利用率中的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的之四在于提供了該基因在改良農(nóng)作物性狀中的應(yīng)用。

為達(dá)以上目的，本發(fā)明通過下述方案實(shí)現(xiàn)：

一種氨轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因，其特征在于該基因具有下列核苷酸序列之一：

1)具有SEQ?ID?NO?1所示的堿基序列；

2)與序列表中序列1所限定的核酸序列具有95％以上的同源性，且編碼相同生物學(xué) 功能蛋白質(zhì)的DNA序列。

一種上述的基因的編碼蛋白，該蛋白具有下列氨基酸序列之一：

1)具有SEQ?ID?NO?2所示的氨基酸序列；

2)通過將SEQ?ID?NO?2的氨基酸殘基序列經(jīng)過一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代、缺失或添 加而產(chǎn)生的衍生蛋白質(zhì)的氨基酸序列，該衍生蛋白質(zhì)與SEQ?ID?NO?2的蛋白具有相同的生物 學(xué)功能。