[發明專利]根瘤菌中含有SH3結構域的蛋白的基因及其相關生物材料和應用

有效

• 申請號: 202010041296.7
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN113121658B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 陳文峰;季英芮;金于皓;隋新華;王磊
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C07K14/195
• 分類號: C07K14/195;C12N15/31;C12N15/74;C12N1/21;A01N37/46;A01N63/20;A01P21/00;C12R1/01
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 白鳳瑩

本發明公開了根瘤菌中含有SH3結構域的蛋白的基因及其相關生物材料和應用。本發明首先公開了氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示的蛋白質在調控植物生長、結瘤固氮能力、根瘤鮮重、葉綠素含量和/或地上部分干重中的應用。本發明進一步公開了重組根瘤菌及促進植物生長、提高植物的共生固氮能力、調控植物的根瘤個數、提高植物的根瘤鮮重、提高植物的地上部分干重和/或提高植物的葉綠素含量的方法。本發明將SH3基因刪除根瘤菌突變體作用于豆科植物，使得豆科植物共生固氮效率提高，表現為根瘤鮮重、地上部分干重和葉綠素含量增加，這對于發揮共生固氮作用，提高豆科植物產量，減少化學氮肥施用，促進可持續農業發展有著潛在的應用價值。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，具體涉及根瘤菌中的含有SH3結構域的蛋白的基因及其相關生物材料和應用。

背景技術

SH3結構域是Sarcoma homology 3 domain(即禽類肉瘤同源物第3個結構域)的縮寫，它是蛋白質中的一個沒有催化功能結構域，通常由50～100個氨基酸組成。該結構域既可以單獨存在，又可以多個串聯，存于某個蛋白質中。SH3結構域最初是從病毒的接頭蛋白v-Crk(v是病毒virus的縮寫；Crk是CT10 regulator of kinase，即編號為CT10的禽類肉瘤病毒激酶調控子)中發現的。除病毒外，現在已知許多原核細胞、真核細胞中都發現含有類似于SH3結構域的蛋白質，它們參與并調控許多信號傳導途徑，并與細胞骨架、運動蛋白、內吞作用、細胞增殖、細胞分化、細胞生長等功能的發揮有關，是蛋白質與蛋白質互作中關鍵配件之一。在侵染真核生物的一些病原細菌中，含有SH3結構域的蛋白還是該致病菌的毒力因子之一。

典型的SH3結構域含有5個β折疊(β1～β5)、3個環、1個短的α螺旋組成，且有固定的順序：N-末端、β1折疊、RT環、β2折疊、n-Src環、β3折疊、末端環(the distal loop)、β4折疊、3₁₀-α螺旋、β5折疊、C-末端組成。RT分別是精氨酸、蘇氨酸的縮寫，對于原癌基因(src)來說，它所編碼的這兩個氨基酸是關鍵的氨基酸。

SH3結構域可以通過結合靶標蛋白中富含脯氨酸區域，特別是含有典型的“PxxP”區域(P為脯氨酸，x為任意氨基酸，下同)，介導蛋白質之間的相互作用，傳遞信號。除能結合典型的PxxP結構域外，其它能與SH3結構域互作的靶標蛋白中，還會含有非典型的結構域，如RKxxYxxY結構域(R為精氨酸，K為賴氨酸，Y為酪氨酸)、WxxxFxxLE結構域(W為色氨酸，F為苯丙氨酸，L為亮氨酸，E為谷氨酸)等。這些與SH3結構域互作的非典型結構域的發現進一步表明通過SH3結構域介導的蛋白質-蛋白質互作的存在更大的多樣性，所調控的生理過程也更為復雜。

根瘤菌是一類能與真核的豆科植物建立共生固氮關系的原核生物，屬于革蘭氏染色陰性細菌。如何提高根瘤菌與豆科植物的共生固氮效率是生物固氮研究領域的核心和熱點問題，也是最終想要實現的目標。通過基因突變改造根瘤菌的遺傳特性，獲得共生固氮效率更高的穩定的突變體是重要技術手段。但通常情況下，根瘤菌中的基因突變卻常常導致共生固氮效率的下降，要想篩選到共生固氮效率提高的穩定的正突變體，較為困難，且報道的不多。根瘤菌中也有含有SH3結構域的蛋白，但將該蛋白的基因刪除后，獲得的突變體，以及突變體接種到豆科植物上時，對共生固氮效率的影響還未見報道。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何刪除根瘤菌中的一個編碼SH3結構域的基因，獲得突變體，以及將該突變體接種于豆類時能否提高突變體與豆類的共生固氮能力。

為解決上述問題，本發明提供了一種含有SH3結構域的蛋白質的基因，來源于費氏中華根瘤菌(Sinorhizobium fredii)菌株CCBAU 45436，所述基因為如下A1)或A2)或A3)所示：

A1)SEQ ID NO.1所示的DNA分子；

A2)編碼序列是SEQ ID NO.1所示的DNA分子；