[發明專利]大豆水通道蛋白基因GmPIP1;2的應用

有效

• 申請號: 201310075099.7
• 申請日: 2013-03-10
• 公開（公告）號: CN103266130A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 壽惠霞;周練;王創;劉瑞芳;韓強
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/84;A01H5/00
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

技術領域

本發明屬于植物基因工程領域。具體的說，本發明涉及一種通過PCR克隆大豆PIP(Plasma?Intrinsic?Protein)基因，并且通過轉基因技術獲得超表達、干涉材料；還涉及利用該基因調控大豆受到非生物逆境脅迫耐性從而增強大豆在逆境條件下生長發育提高農作物產量。

背景技術

在土壤-植物-大氣連續體系中根系吸收的水分通過水勢差可以源源不斷地向地上部分輸送。水在植物根木質部快速移動有三條途徑：質外體途徑，共質體途徑和跨細胞途徑，其中共質體和跨細胞途徑在實驗上很難分離，因此被統稱為細胞到細胞途徑。植物通過相對液體傳導率和滲透壓梯度的不同而改變水分在這兩種途徑中的主要流動途徑。質外體途徑能夠通過植物體根的結構包括凱氏帶和木栓質的改變而改變。而細胞到細胞途徑的水分傳導速率能夠很大程度是通過細胞膜上水通道蛋白（AQPs）的活性而決定，這些改變是快速而可逆的。水通道蛋白通過減小水分跨膜運動的阻力而使細胞間水分遷移的速率加快，水通道蛋白的嵌入使生物膜對水的通透能力大大提高。水通道蛋白是細胞膜上主要的內在蛋白（MIP）家族成員。它們是高度疏水蛋白，包括六個分子量在26-34kD的跨膜結構域。這些蛋白分為四個主要亞家族：質膜內在蛋白（PIPs），液泡膜內在蛋白（TIPs），NOD26相似內在蛋白（NIPs）、小堿性內在蛋白（SIPs）以及近期新報道的GIP、HIP以及XIP等亞家族。

目前全球水資源短缺正在惡化，各大洲大片土地都經歷著生態系統嚴重破壞，特別是土壤質量下降和環境質量等。在有限的土地資源提高有效的農業耕種成了重要議程。大豆作為世界上最重要的油料作物之一，全球需求量不斷增長，增強大豆生長，提高大豆產量是非常重要的。植物在受到非生物脅迫的逆境條件下，可以激活水通道蛋白表達和活性。在擬南芥或煙草中表達異源的水通道蛋白，可以增強轉基因植物的活力或對脅迫的耐性(Aharon?et?al.?2003,?Gao?2010，Hu?et?al.?2012,Katsuhara?et?al.?2003?)，擬南芥中超表達人參液泡水通道蛋白PgTIP1促進了轉基因擬南芥的生長發育，并增加其種子大小(Lin?et?al.?2007)。

大豆作為全球重要的經濟作物，目前其水通道蛋白研究還是空白。由于2010年大豆全基因組測序完成并公布，在整個公布的基因組中共發現了二十一個疑似大豆水通道蛋白的基因，有關這些基因的功能及作用機制的研究尚為空白。

上述參考文獻具體如下：

1、Aharon?R,?Shahak?Y,?Wininger?S,?Bendov?R,?Kapulnik?Y，and?Galili?G?(2003)?Overexpression?of?a?plasma?membrane?aquaporin?in?transgenic?tobacco?improves?plant?vigor?under?favorable?growth?conditions?but?not?under?drought?or?salt?stress.?Plant?Cell.?15?:439-447（Aharon?R,?Shahak?Y,?Wininger?S,?Bendov?R,?Kapulnik?Y，and?Galili?G?(2003)?在轉基因煙草中超表達一個質膜水通道蛋白增加了植物在適宜生長條件下的活力，但沒有增加其抗旱或抗鹽性。Plant?Cell.?15?:439-447）；

2、Gao?Z,?He?X,?Zhao?B,?Zhou?C,?Liang?Y,?Ge?R,?Shen?Y,?and?Huang?Z?(2010).?Overexpressing?a?putative?aquaporin?gene?from?wheat,?TaNIP,?enhances?salt?tolerance?in?transgenic?Arabidopsis.?Plant?Cell?Physiol?51,?767-775（Gao?Z,?He?X,?Zhao?B,?Zhou?C,?Liang?Y,?Ge?R,?Shen?Y,?and?Huang?Z?(2010).?擬南芥中表達小麥疑似水通道基因TaNIP,增加了轉基因擬南芥的抗鹽性。Plant?Cell?Physiol?51,?767-775.）；