[發明專利]水稻中兩個二磷酸腺苷葡萄糖焦磷酸化酶基因及其編碼蛋白的工程應用

有效

• 申請號: 202010937424.6
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112048489B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 徐國華;顧冕;孟齊;張雯琦
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: C12N9/12
• 分類號: C12N9/12;C12N15/54;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 傅婷婷;徐冬濤

本發明公開了水稻中兩個二磷酸腺苷葡萄糖焦磷酸化酶基因及其編碼蛋白的工程應用。水稻二磷酸腺苷葡萄糖焦磷酸化酶基因OsAGPL1和/或OsAGPS1在調控水稻對磷素的吸收及利用中的應用。一種促進水稻對磷素吸收和利用的方法，突變、沉默或抑制水稻中OsAGPL1和/或OsAGPS1的表達，以促進水稻對磷素吸收和利用。突變OsAGPL1和OsAGPS1單/雙基因，有利于提高水稻在磷供應充足條件下對磷素吸收及無機磷在水稻體內的積累。

技術領域

本技術發明屬于植物基因工程領域，涉及兩個水稻二磷酸腺苷葡萄糖焦磷酸化酶基因 OsAGPL1和OsAGPS1及其編碼的蛋白質的應用。

技術背景

水稻是世界重要的糧食作物之一，全球一半的人口以水稻為主食。水稻的生長發育離不開植物必需營養元素，這其中就包括了磷(Phosphorous,P)。磷廣泛地參與到了植物的能量轉移、信號轉導、蛋白磷酸化與光合作用等重要過程。同時，磷也是一些關鍵生物大分子的不可替代的組成部分，如ATP、核酸和磷脂等。土壤中可被植物吸收的磷主要是無機正磷酸鹽(Phosphate, Pi)，由于其易與金屬離子形成沉淀的化學特性，土壤中磷的有效性往往很低，這也成了限制植物生長發育的主要限制因子之一。在缺磷條件下，植物會產生一系列生理學反應，如根系構型的改變、有機酸的分泌、與菌根真菌形成互惠共生體，并且伴隨著一些典型癥狀，如地上部淀粉和蔗糖的積累以及蔗糖向根部運輸的增強等。這些結果表明，水稻磷代謝的過程與碳代謝的過程存在著一定的交互作用。所有這些現象都是受一系列精密而復雜的分子機制調控的，研究植物缺磷響應基因是通過以轉基因為主導技術的遺傳改良方法培育磷素高效的農作物高產優質品種，開發土壤磷庫，從而大幅度提高磷肥的利用效率的基礎工作，具有重大的社會與經濟意義。

二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶AGPase在植物淀粉合成反應第一步(限速步驟)中起催化作用。其通過催化一分子的一磷酸葡萄糖和一分子的ATP形成一分子的二磷酸腺苷葡萄糖和一分子副產物焦磷酸。生成的二磷酸腺苷葡萄糖將為淀粉鏈加長反應中葡萄糖基的供體參與到淀粉合成過程中。根據已有報道，植物體中具有酶活性的AGPase是由兩個相同的AGPase大亞基和兩個相同的AGPase小亞基組成的異源四聚體進而行使功能的。我們的研究從水稻中鑒定了一個負責編碼大亞基的OsAGPL1和負責編碼小亞基的OsAGPS1。研究表明，這兩個基因在轉錄水平上受到缺氮和缺磷脅迫強烈上調表達。兩個基因可以通過在轉錄水平上調控SPX2基因，從而調控其下游磷酸鹽轉運蛋白基因的表達，進而影響水稻體內的磷穩態。因此，本發明提出利用OsAGPL1和OsAGPS1來促進在磷供應充足條件下促進水稻對磷素的吸收和轉運方面的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供水稻OsAGPL1和OsAGPS1基因及其編碼蛋白的應用。

本發明的目的通過如下技術方案實現：

水稻二磷酸腺苷葡萄糖焦磷酸化酶基因OsAGPL1和/或OsAGPS1在調控水稻對磷素的吸收及利用中的應用；OsAGPL1基因在MSU Rice Genome Annotation Project數據庫的登錄號為： LOC_Os05g50380，在The Rice Annotation Project數據庫的登錄號為：Os05g0580000。OsAGPS1 基因在MSU Rice Genome Annotation Project數據庫的登錄號為：LOC_Os09g12660，在The Rice Annotation Project數據庫的登錄號為：Os09g0298200。

水稻二磷酸腺苷葡萄糖焦磷酸化酶基因OsAGPL1和OsAGPS1的編碼產物在調控水稻對磷素的吸收及利用。

一種促進水稻對磷素吸收和利用的方法，其特征在于突變、沉默或抑制水稻中OsAGPL1 和/或OsAGPS1的表達，以促進水稻對磷素吸收和利用。

本發明的有益效果