[發明專利]一種蛋白磷酸酶OsPP74在提高水稻磷吸收中的應用

有效

• 申請號: 202011591443.4
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN113667658B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 毛傳澡;鄧美菊;王飛;徐紀明
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: C12N9/16
• 分類號: C12N9/16;C12N15/55;C12N15/84;A01H5/00;A01H5/04;A01H5/06;A01H6/46
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 黃美娟;李世玉

本發明公開了一種蛋白磷酸酶OsPP74在提高水稻磷吸收中的應用，所述蛋白磷酸酶OsPP74氨基酸序列為SEQ ID NO：2所示。蛋白磷酸酶OsPP74首次被發現參與水稻磷吸收調控，在植株體內增加蛋白磷酸酶OsPP74基因的表達，提高水稻的磷吸收、利用效率。本發明豐富了磷吸收、轉運調控機制研究，為水稻相應缺磷脅迫提供參考機制，而且在分子育種中存在較大的應用潛力。

(一)技術領域

本發明涉及一種反向遺傳學途徑克隆的水稻OsPP74(protein phosphatase 74)基因，并且通過超表達技術及基因編輯技術鑒定該了基因的功能；還涉及利用該基因產物提高水稻的磷吸收、利用效率。

(二)背景技術

磷是植物生長發育過程中一種不可或缺的大量營養元素(Raghothama，1999)，它是植物體內ATP、磷脂和核酸等許多代謝物和大分子的重要組成部分，參與了基因表達、信號轉導等大量的生化途徑(Liu et al.,2015)。磷主要以正磷酸鹽(Pi，無機磷酸鹽)的形式被植物體吸收利用。由于其本身的化學特性，磷容易被土壤中的陽離子或有機化合物固定(Hirsch et al.,2006)，因而在土壤中遷移率低，可利用率低。正是這些原因使得大約70％的耕地中有效磷含量都低于植物營養生長和生殖生長所需要的最適濃度(Herrera-Estrella and Lopez-Arredondo.,2016)。可利用磷(有效磷)低也因此成為了影響農作物生長和農業生產的限制因素。

蛋白磷酸化修飾是一種常見的翻譯后修飾。其由蛋白激酶和蛋白磷酸酶兩種相互拮抗作用的酶催化完成(Uhrig et al.,2013)。蛋白磷酸化修飾通過影響蛋白的開啟、關閉或改變蛋白的定位等調節機體的多種生命活動。例如：在水稻中證明蛋白激酶 OsCK2α3/β3可以通過磷酸化OsPT，從而減弱其與PHF1(PT Traffic Facilitator)(Chen et al.,2011)的相互作用，并導致PT滯留在內質網中，最終影響植物體內磷平衡(Chen et al.，2015)。因此，通過改變水稻中PT分子中蛋白激酶CKII磷酸化位點的氨基酸性質，可使水稻表現出耐低磷和提高低磷條件下的生物量和產量。實驗室已經發現 PP95通過調控水稻磷轉運體的磷酸化水平，從而影響其從內質網向質膜的轉運及植物體內磷穩態(Yang et al.,2020)。逐漸我們開始認識到磷酸化修飾在調控磷穩態中的重要性，但是磷酸化調控的分子機理還有待研究。

我們通過反向遺傳學方法篩選到參與水稻磷吸收調控的蛋白磷酸酶OsPP74。超表達OsPP74能夠顯著提高水稻的磷吸收效率，在分子育種中存在較大的應用潛力。

(三)發明內容

本發明目的是提供一種蛋白磷酸酶OsPP74在提高水稻磷吸收中的應用，本發明從水稻中克隆基因OsPP74，超表達OsPP74能夠顯著提高水稻的磷吸收效率，在分子育種中存在較大的應用潛力。

本發明采用的技術方案是：

本發明提供一種蛋白磷酸酶OsPP74在提高水稻磷吸收中的應用，所述蛋白磷酸酶OsPP74具有磷酸酶活性，氨基酸序列為SEQ ID NO：2所示，編碼基因的核苷酸序列為SEQ IDNO：1所示。

由于核苷酸序列的特殊性，任何SEQ NO：1所示多核苷酸的變體，只要其與該多核苷酸具有90％以上同源性，均屬于本發明保護范圍之列。所述多核苷酸的變體是指一種具有一個或多個核苷酸改變的多核苷酸序列。此多核苷酸的變體可以使生的等位變異體或非生的變異體，包括取代變異體、缺失變異體和插入變異體。如本領域所知的，等位變異體是一個多核苷酸的替換形式，它可能是一個多個核苷酸的取代、缺失或插入，但不會從實質上改變其編碼的氨基酸的功能。