[發明專利]大麥HvALS1基因及其用途

有效

• 申請號: 201811086491.0
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109182351B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 劉文星;鄔飛波;曹方彬;馮雪;戴華鑫;張國平
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 韓聰

本發明公開了一種大麥HvALS1基因及其在增強大麥耐鋁性中的用途，屬于基因工程技術領域。所述大麥HvALS1基因的CDS區核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本發明通過對大麥HvALS1基因的克隆和分析，結合BSMV?VIGS基因沉默和農桿菌介導的轉基因過表達技術對該基因進行功能驗證，BSMV?VIGS?HvALS1沉默植株耐鋁性減弱，HvALS1轉基因過表達植株耐鋁性增強，結果表明HvALS1基因與大麥的耐酸鋁性密切相關，為大麥耐酸鋁育種與生產提供了理論依據和相關基因。

技術領域

本發明涉及基因工程技術領域，具體涉及大麥HvALS1基因及其在增強大麥耐鋁性中的用途。

背景技術

鋁是地殼中含量最高的金屬元素，占比約8％(Mannello等,2011)。在中性環境下，土壤中的鋁主要以硅酸鹽或者氧化物的形式存在，這些存在形態對植物無毒害作用，然而，當外部環境pH小于5.5的時候，化合態的鋁會逐漸解離成離子態的Al³⁺，而這種離子態的Al³⁺對植物的生長是有毒害作用的，它最顯著的毒害癥狀是抑制植物根系的伸長，進而抑制了植物對水分和養分的吸收(Kochian,1995)，從而影響植物整體的生長發育，降低植物產量。因此，Al³⁺被認為是抑制酸性土壤中作物生產最主要的因素之一(Bose等,2010)。

目前，應對酸土毒害最主要的策略是外施石灰來中和土壤酸堿度以及使用耐酸鋁品種(Delhaize和Ryan,1995)，但是，外施石灰并不總是能經濟有效地解決酸土問題，因此，耐酸鋁品種的選育被認為是最經濟有效的解決酸土問題的策略(Foy,1988)。盡管目前的基因工程技術給我們選育耐酸鋁品種提供了技術支持(Delhaize等,2004)，但是目前鑒定到的耐鋁基因還很少，因此，耐酸鋁相關基因的鑒定便成了我們培育耐酸鋁品種所面臨的主要障礙。

為了應對酸鋁脅迫，植物自身也形成了許多解毒機制，這其中包括內部的和外部的解毒，在這些機制中，研究的最透徹的就是有機酸的分泌，它能夠在根際螯合鋁，許多調控有機酸分泌的基因也被鑒定到，比如大麥中的HvAACT1基因(Furukawa等,2007)，小麥中的TmALMT1基因(Sasaki等,2004)等，盡管這些外部解毒機制能螯合大部分的鋁，但是仍有一部分具有鋁進入到了植物內部，因此，植物還有許多內部解毒機制，但是，目前對大麥的內部鋁解毒機制的研究仍少有報道。

大麥(Hordeum vulgare L.)是繼玉米、水稻和小麥之后的第四大禾谷類作物，但是大麥對酸鋁脅迫極其敏感，這嚴重限制了大麥在全球許多酸性土壤農業區的種植，因此，我們迫切的需要篩選耐酸鋁的種質，挖掘耐酸鋁相關基因，以培育耐酸鋁大麥品種。

發明內容

本發明的目的在于提供一種從大麥中克隆得到的具有耐酸鋁特性的基因，為培育耐酸鋁大麥品種提供相關基因及理論基礎。

為實現上述目的，本發明提供了大麥HvALS1基因，該基因的CDS區核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。大麥HvALS1cDNA來源于青藏高原一年生野生大麥(H.vulgareL.ssp.spontaneum)XZ16、XZ61；栽培大麥Dayton及黃金希望(Golden Promise)。XZ16，本課題組前期篩選到的青藏高原一年生六棱型野生大麥(耐酸(鋁)基因型，戴華鑫等，2013)；XZ61，本課題組前期篩選到的青藏高原一年生六棱型野生大麥(酸(鋁)敏感基因型)；Dayton，國際公認的耐酸鋁栽培大麥品種；GP(Golden Promise，黃金希望)，栽培大麥品種，愈傷組織再生能力相對較強，是目前大麥轉基因研究的主要材料。

該基因CDS區全長1935bp，編碼一個644aa的蛋白序列，該蛋白分子量為69.4KDa，等電點pI＝8.59。

本發明還提供了該基因編碼的蛋白質，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。