[發(fā)明專利]野生大豆水通道蛋白GsPIP1-4及其編碼基因和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011198219.9
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN112321690A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐桂香;周啟政;鐘宣伯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): C07K14/415
• 分類號(hào): C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;C12N15/84;A01H5/00;A01H5/10;A01H6/54
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及野生大豆水通道蛋白GsPIP1?4及其編碼基因和應(yīng)用。本發(fā)明公開了一種野生大豆水通道蛋白GsPIP1?4，蛋白GsPIP1?4的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示；野生大豆水通道蛋白GsPIP1?4的編碼基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。該編碼基因用于提高植株的耐旱性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及野生大豆水通道蛋白GsPIP1-4及其編碼基因和應(yīng)用。

背景技術(shù)

干旱是影響植物生長(zhǎng)發(fā)育較為重要的非生物環(huán)境脅迫因子，隨著人類的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口增長(zhǎng)及全球溫室效應(yīng)加劇，水資源短缺現(xiàn)象日趨嚴(yán)重，這也直接導(dǎo)致了干旱地區(qū)的擴(kuò)大與干旱化程度的加重。和其它作物相比，大豆蒸騰系數(shù)高，需水量大，是缺水較敏感的作物，干旱嚴(yán)重影響其生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)。因此，耐干旱大豆品種的培育顯得尤為重要。近20年來(lái)分子生物學(xué)發(fā)展迅猛，許多與抗旱相關(guān)基因克隆，大豆農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化體系的成熟以及人們對(duì)轉(zhuǎn)基因作物認(rèn)同度的增加，為大豆耐旱轉(zhuǎn)基因抗性育種提供了誘人的前景。

植物的水通道蛋白(aquaporin,AQP)屬于運(yùn)輸水分的膜蛋白家族，控制著水分子跨膜的快速運(yùn)動(dòng)，研究表明水通道蛋白基因的表達(dá)水平與植物非生物脅迫密切相關(guān)。PIPs是目前在植物體內(nèi)發(fā)現(xiàn)最多的一類定位于原生質(zhì)膜上的水通道蛋白，PIPs不僅是水和中性小分子選擇性通道蛋白，同時(shí)還具有許多生理功能，是一類多功能蛋白(李兵等,2006)。至今已有許多報(bào)道顯示，PIPs基因的表達(dá)水平與植物不同階段的生長(zhǎng)發(fā)育、不同種類的環(huán)境脅迫及激素信號(hào)應(yīng)答過程密切相關(guān)(張麗麗等,2017)。PIPs能引起根系水分通透性改變，還參與植物葉片氣孔運(yùn)動(dòng)及光合作用，大麥HvPIP2；1的過量表達(dá)不僅提高植株對(duì)水和二氧化碳的通透性，而且還促進(jìn)植物體內(nèi)水分及二氧化碳的交換，從而最終增強(qiáng)了光合作用(Hanba et al,2004)。同時(shí)PIPs也能運(yùn)輸小分子物質(zhì)和氣體，比如Gao等(2010)發(fā)現(xiàn)TaNIP基因促進(jìn)Na+從細(xì)胞質(zhì)流向細(xì)胞外的基質(zhì),并提高組織內(nèi)K+和Ca2+的含量，從而有效提高植物的抗逆性。實(shí)時(shí)熒光定量PCR和免疫組織化學(xué)法檢測(cè)表明：除ZmPIP2；7以外的玉米ZmPIPs在葉片生長(zhǎng)區(qū)的表達(dá)量要比在生熟葉片中的表達(dá)量大得多,說(shuō)明該蛋白可能參與了葉片尤其是維管束和葉肉組織中水分的徑向運(yùn)輸(Hachez et al,2008)。Zhuang et al(2015)研究發(fā)現(xiàn)擬南芥過表達(dá)FaPIP2；1在干旱條件下轉(zhuǎn)基因植物能保持更高的葉片相對(duì)含水量、葉綠素含量、凈光合速率和較低的葉片質(zhì)膜透性，提高擬南芥的抗旱性。

野生大豆(Glycine soja L.)是栽培大豆(Glycine max L.)的祖先，原產(chǎn)于東亞，地理分布廣泛，從俄羅斯東部到中國(guó)南部都有廣泛分布，可在多種生態(tài)環(huán)境中生長(zhǎng)。野生大豆和栽培大豆相比，具有豐富的遺傳多樣性；另外人類在馴化和利用野生大豆的過程中，丟失了很多野生大豆有利性狀如野生大豆的抗旱、耐鹽、抗蚜蟲和抗胞囊線蟲特性等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問題是提供一種野生大豆水通道蛋白GsPIP1-4及其編碼基因，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)將該基因轉(zhuǎn)入栽培大豆品種中，提高大豆植株耐旱性，從而提高大豆產(chǎn)量。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種野生大豆水通道蛋白GsPIP1-4，蛋白GsPIP1-4的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本發(fā)明還同時(shí)提供了上述野生大豆水通道蛋白GsPIP1-4的編碼基因，基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。

本發(fā)明還同時(shí)提供了含有上述編碼基因的表達(dá)載體。

作為本發(fā)明的表達(dá)載體的改進(jìn)：為農(nóng)桿菌重組表達(dá)載體pPIP1-4，所述農(nóng)桿菌重組表達(dá)載體pPIP1-4是將SEQ ID NO.2所示的GsPIP1-4基因克隆到表達(dá)載體pLM-B001上，轉(zhuǎn)入根癌農(nóng)桿菌EHA101中而得。

本發(fā)明還同時(shí)提供了上述編碼基因的用途，用于提高植株(大豆)的耐旱性能。