[發明專利]與銨鹽吸收相關的蛋白及其編碼基因與應用

無效

• 申請號: 201010606237.6
• 申請日: 2010-12-24
• 公開（公告）號: CN102146125A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 袁力行;段鳳瑩;顧日良;張福鎖
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/63;C12N15/82;C12N1/19
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;任鳳華

技術領域

本發明涉及植物基因工程領域中的一種蛋白質及其編碼基因與應用，特別涉及與銨鹽吸收相關的蛋白及其編碼基因與應用。

背景技術

氮素是植物必須的礦質營養元素之一，是合成蛋白質、核酸和許多生物活性物質的必需組分。氮素缺乏通常導致植物生長遲緩，成熟葉片失綠并伴隨著花青素的積累(Diaz?et?al.，2006，Plant?Cell?Physiology?47：74-83)。氮肥在農業生產中的大量使用極大地提高了作物產量。當前全球每年施用大約8～9千萬噸氮肥，經預測到2050年可增加至2.4億噸(Tilman?et?al.，1999，Proc?Natl?Acad?Sci?USA96：5995-6000)。能源費用的提高導致了氮肥價格的不斷上漲，從而增加了農業生產成本，同時氮肥的流失也在逐步惡化生態環境。基于經濟效益和環境保護的雙重考慮，在現代農業生產中種植氮高效作物品種已日益重要。

玉米是重要的飼料、經濟及生物能源作物，其在國際范圍內的需求量與日俱增。在我國玉米生產中，氮肥的施用量高、利用率低是普遍存在的現象(Ju?et?al.，2009，Proc?Natl?Acad?Sci?USA，106：3041-3046)。由于氮肥的大量施用，隨之也帶來了環境問題(張維理等，1995，植物營養與肥料學報1(2)：80-87)。種植氮高效的玉米品種，是解決氮肥利用率低，降低生產成本，減小環境污染的有效途徑，也是農業可持續發展和增強產品國際競爭力的基本要求。傳統選育新品種是個非常長期的過程，現如今基因工程，特別是玉米轉基因技術的成熟，使得我們有可能通過基因工程的手段快速獲得氮高效品種，但是能否快速有效地獲得轉基因氮高效新品種在很大程度上取決于是否具有良好的功能基因。

大量研究表明，在適度低氮供應條件下，玉米氮高效的主要限制因子是氮素吸收能力(Bohme，et?al.，2002，Isotopes?in?Environmental?Health?Studies?38：95-102)。植物氮素吸收系統主要分為硝酸鹽轉運蛋白介導的硝酸鹽吸收系統和銨轉運蛋白介導的銨鹽吸收系統，另外還有很少部分可能通過尿素轉運蛋白吸收。生理學研究結果表明植物根內存在兩種不同的氮素吸收系統：高親和和低親和氮素轉運系統(Wang?et?al.，1993，Plant?Physiology?103：1259-1267；Kronzucker?et?al.，1996，Plant?Physiology?110：773-779)。當生長介質濃度較低時，根系吸收銨/硝依賴于高親和系統，具有飽和動力學特征(Km值通常低于100μM)。低親和系統則在生長介質濃度達到毫摩爾范圍才起主要作用。銨鹽的濃度在土壤中通常很低(不超過50μM)，所以土壤中銨鹽的吸收主要依賴高親和系統。通過研究模式植物擬南芥得到的一系列證據表明，銨轉運蛋白(AMT)介導了根系高親和力的銨的吸收(Gazzarrini?et?al.，1999，Plant?Cell?11：937-947；Yuan?et?al.，2007，Plant?Cell?19：2636-2652)。所以在生產上克隆和利用銨轉運蛋白基因對于提高植物對土壤中銨態氮素的吸收具有非常重要的實用價值。擬南芥中的銨轉運蛋白AMT已經被克隆并被美國專利保護(專利號分別：United?States?Patent?6620610)。最近在小麥中的研究結果發現水通道蛋白家族中的一個分支TIP2也具有高親和銨吸收的功能，相應的3個成員TaTIP2；1，TaTIP2；2和TaTIP2；3也被美國專利保護(專利號：US20090005296)。在中國，南開大學的王寧寧等人用AtPRP3啟動子驅動擬南芥銨轉運蛋白AtAMT1；1在擬南芥和番茄中表達來提高轉基因植物對氮素的吸收效率(中國專利號：CN1737148)。而在玉米上，僅有通過酵母功能互補系統從玉米根cDNA文庫中篩選得到了一個玉米銨轉運蛋白ZmAMT1；1，并申請了中國專利(申請號：201010198912.6)，除此之外，沒有其它的玉米銨轉運蛋白被克隆，也沒有其它的玉米銨轉運蛋白的文章和專利報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種與銨鹽吸收相關蛋白，命名為ZmAMT1；3，來源于玉米屬的玉米(Zea?mays?L.)，是如下1)或2)的蛋白：

1)由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質；

2)將序列表中序列1的氨基酸殘基序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與玉米銨鹽吸收相關的由1)衍生的蛋白質。