[發明專利]茶樹PHR1轉錄因子及其編碼基因和應用

在審

• 申請號: 202010664288.8
• 申請日: 2020-07-10
• 公開（公告）號: CN112010954A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 洪高潔;李林穎;何宇青;張雪穎;徐平;蘇會
• 申請（專利權）人: 浙江省農業科學院
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 忻明年

本發明公開茶樹PHR1轉錄因子及其編碼基因和應用。根據茶樹全基因組序列從茶樹中克隆茶樹PHR1轉錄因子，具體包括CsPHR1?1和CsPHR1?2轉錄因子，其核苷酸序列分別如SEQ ID No.1和SEQ ID No.2所示。茶樹PHR1轉錄因子在提高茶樹在低磷脅迫下的適應能力方面的應用。CsPHR1?1過表達株系根毛長度和密度增加，而CsPHR1?2過表達株系對側根有一定促進作用，表明CsPHR1可通過調控根系結構的改變來提高植物對土壤中磷的吸收和利用效率，進而提高植物的低磷脅迫適應能力。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，尤其是從茶樹中分離的PHR1轉錄因子編碼基因及其功能分析。

背景技術

磷對植物生長發育有著重要的作用。磷是蛋白質、核酸、磷脂等物質的主要結構組分，參與調節光合作用、呼吸作用、能量轉移和信號轉導等過程。土壤中的磷含量豐富，且大多數以有機磷形式存在，而含量較少的無機磷(Pi)也會被Ca²⁺、Fe³⁺、Al³⁺等陽離子結合形成難溶性化合物。植物可吸收利用的磷形態是無機磷(Pi)，如HPO₄^2-和H₂PO₄^-。自然環境條件下，土壤有效磷濃度較低，一般在0-10μM，遠低于植物組織器官中的有效磷濃度5-20mM。因此，土壤有效磷缺乏成為植物面臨的主要環境限制因子之一，也是全球農業發展面臨的主要限制問題。

在植物Pi信號調控網絡中，PHR1(phosphate starvation response1，PHR1)是Pi脅迫響應的核心調控因子，PHR1屬于MYB-CC轉錄因子家族，其C端含有MYB結構域(MYBdomain)和CC結構域(Coiled-Coil domain)，其中MYB結構域為PHR1的DNA結合域，CC結構域有助于MYB結構域與DNA順式作用元件的準確結合；PHR1的N端為DNA激活結構域。PHR1通過結合順式作用元件P1BS(PHR1binding sequence)來調控下游靶標基因的表達。在磷脅迫響應中，PHR1主要參與調控花青素積累、根系結構的改變、PSI(phosphate starvationinduced，PSI)等基因的表達等。其中根系結構的改變是響應低磷脅迫的主要策略之一，主要包括：主根受到抑制，側根增加，根毛長度和密度增加等，進而促進Pi的吸收，提高土壤中Pi的利用效率。其他植物如水稻，玉米，大麥等的PHR同源蛋白已逐漸得到分離與功能鑒定。

茶樹是我國重要的經濟作物之一，茶葉中含有大量的次生代謝產物，如兒茶素，茶氨酸和咖啡堿，這些茶樹體內最主要的次生代謝產物，既賦予茶葉特殊的風味，又具有廣泛的藥用價值。兒茶素、茶氨酸和咖啡堿的含量易受環境因子如營養缺乏脅迫的影響，進而影響茶葉的品質和保健功效。中國約有三分之二的可耕地面臨土壤磷缺乏，特別是在土壤pH為酸性的南方地區更為嚴重。茶樹適生于酸性土壤，因此，缺磷脅迫是茶樹生長中不可忽視的最主要的逆境脅迫之一。

研究表明，低磷脅迫下根系結構的改變是擬南芥，水稻等植物的主要響應方式之一。茶樹具有長達60年之久的經濟壽命，因此，根系低磷脅迫的適應機制對茶樹在低磷環境下正常生長具有重要的意義。可能同其他植物一樣，茶樹通過根系結構的改變促進磷的吸收和利用，進而適應低磷的酸性土壤環境。PHR1作為Pi脅迫信號和Pi穩態的核心調控因子，在茶樹中的研究還未見報道。因而，對茶樹中PHR1的克隆及功能初步鑒定對于解析Pi脅迫下的適應機制及指導分子育種，提高茶葉產量和品質具有重要意義。

發明內容

本發明的第一個目的是提供2個茶樹PHR1轉錄因子的編碼基因；

本發明根據茶樹全基因組序列從茶樹中克隆茶樹PHR1轉錄因子，具體包括CsPHR1-1和CsPHR1-2轉錄因子，其核苷酸序列分別如SEQ ID No.1和SEQ ID No.2所示。