[發明專利]GmAAP蛋白和GmAAP基因在大豆育種中的應用

有效

• 申請號: 202011354096.3
• 申請日: 2020-11-27
• 公開（公告）號: CN112410309B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 張丹;呂海燕;楊宇明;張恒友;王莉
• 申請（專利權）人: 河南農業大學
• 主分類號: C12N9/00
• 分類號: C12N9/00;C12N15/52;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/54
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 薛紅凡

本發明屬于植物基因工程領域，特別是涉及GmAAP蛋白和GmAAP基因在大豆育種中的應用。本發明提供了GmAAP蛋白在大豆育種中的應用，所述GmAAP蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示。本發明通過基因工程技術降低GmAAP基因的表達能夠顯著增加大豆分枝數，從而提高大豆的產量。由實施例可知，本發明提供的應用能夠有效提高大豆的分枝數，提高單株莢數，進而提高大豆產量。

技術領域

本發明屬于植物基因工程領域，特別是涉及GmAAP蛋白和GmAAP基因在大豆育種中的應用。

背景技術

氮素是植物生長所必需的大量元素之一，氮素的缺乏直接影響作物的產量和品質。為保證作物的產量和品質，每年有大量的氮肥被施入土壤，然而，由于氮肥的吸收和利用率很低，過度施用氮肥不僅對作物產量貢獻極為有限，還會導致資源浪費和環境污染等問題。因此，提高植物自身利用氮素的能力對農業生產的可持續發展具有重要意義。利用基因工程技術，提高農作物對土壤中氮素的吸收利用和轉運能力，培育氮高效作物新品種是解決上述問題的有效途徑。

植物利用根系從土壤中吸收硝酸根離子，銨離子或氨基酸以獲取氮素，氮的吸收和轉運主要依靠銨根轉運蛋白(AMT)、硝酸根轉運蛋白(NRT)、氨基酸轉運蛋白(AAT)、肽轉運蛋白(PTR)等轉運蛋白來完成。而對源器官中大分子降解所產生的氨基酸的吸收和跨膜運輸主要是由氨基酸轉運蛋白來完成的。在高等植物中，AAT是一類跨膜蛋白，將氨基酸從胞外運至胞內，同時還在氨基酸向生長的“庫”的長距離運輸、氮素再動員中“源”器官中氨基酸的韌皮部裝載、種子發育過程中氨基酸輸入、病原反應和非生物脅迫等方面發揮著重要的功能。

AAT基因被分為兩個超家族：APC(氨基酸、多胺和膽堿轉運)超家族和AAAP(氨基酸/生長素透性酶)超家族。AAAP超家族分為六個亞家族：AAPs(氨基酸透性酶)家族、LHTs(賴氨酸和組氨酸轉運蛋白)家族、ProTs(脯氨酸轉運蛋白)家族、GATs(γ-氨基酸丁酸，GABA)家族、AUXs(生長素轉運蛋白)家族和ANTs(芳香族和中性氨基酸轉運蛋白)家族。研究表明，調節氨基酸轉運蛋白編碼基因的表達可以調控轉基因植物的生長發育以及產量相關性狀。例如，OsAAT5、OsAAT7、OsAAT24、OsAAT49和OsAAT60的T-DNA插入突變體的水稻產量及植物干重均下降，證明AAT對水稻的氮素積累及碳氮分配有著重要作用。在擬南芥中過表達AtLHTl可以增強轉基因植物對多種氨基酸的吸收功能，同時增加轉基因植物的生物量的積累(Hinier等，2006)；在豌豆中表達菜豆的AAPl基因顯著提高了轉基因豌豆種子中總氮和蛋白質的含量，增加了種子的重量(Rol Ietschek等，2005)；在番茄果實中過表達S1CAT9可以改善果實中氨基酸的組成(Snowden等，2015)。由此可以看出，對氨基酸轉運蛋白基因表達水平的調控對作物產量和品質的改良具有重要意義。然而，氨基酸轉運蛋白對于影響大豆株型的研究目前未見報道。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了GmAAP蛋白和GmAAP基因在大豆育種中的應用。本發明探索了氨基酸轉運蛋白對于大豆株型的影響，GmAAP基因對大豆分枝有極其重要的作用，可應用于植物株型改良從而提高大豆產量。

為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

本發明提供了GmAAP蛋白在大豆育種中的應用，所述GmAAP蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO:1所示。

本發明還提供了GmAAP基因在大豆育種中的應用，所述GmAAP基因的cDNA序列如SEQ IDNO:2所示。

本發明還提供了調節GmAAP基因的表達量在改良大豆的株型中的應用。

本發明還提供了沉默GmAAP基因在增加大豆分枝數中的應用。

本發明還提供了沉默GmAAP基因在增加大豆單株莢數中的應用。

本發明還提供了沉默GmAAP基因在提高大豆的產量中的應用。