[發(fā)明專利]一種賴草生長素輸出載體及其編碼基因與應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2022-04-21
• 公開（公告）號: CN115010796A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何文興;尹寧;李佳林;全曉艷;單秋麗;王文波;王思齊;師慧娟;李洪梅
• 申請（專利權(quán)）人: 濟南大學(xué)
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/84;C12N15/74;C12N1/21;A01H5/04;A01H6/20;A01H6/46;C12R1/01
• 代理公司: 山東竹森智壤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37382
• 代理人: 劉文容

本發(fā)明具體涉及一種賴草生長素輸出載體及其編碼基因與應(yīng)用，屬于植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首次發(fā)現(xiàn)了賴草的生長素輸出載體，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，編碼基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。本發(fā)明的賴草生長素輸出載體與擬南芥AtPIN1的功能相近，在賴草中是影響根莖生長素運輸及根發(fā)育的關(guān)鍵轉(zhuǎn)運子。賴草生長素輸出載體編碼基因的過表達促進了轉(zhuǎn)基因擬南芥中生長素的極性運輸和根的發(fā)育，并促進了生長素的積累，這些結(jié)果表明，賴草生長素輸出載體對賴草根系發(fā)育和生長素運輸具有重要影響，通過利用賴草生長素輸出載體調(diào)控根系發(fā)育的功能，有助于實現(xiàn)調(diào)控賴草形態(tài)結(jié)構(gòu)、根系發(fā)育并最終提高賴草品質(zhì)的目標(biāo)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種賴草生長素輸出載體及其編碼基因與應(yīng)用。

背景技術(shù)

賴草是典型的復(fù)合型分蘗克隆植物，通過根莖逐級分蘗進行無性繁殖的根莖類禾草，是草原牧草種群及群落結(jié)構(gòu)的重要組成部分，很多優(yōu)良牧草都具有地下根莖，通過不斷分蘗形成縱橫交錯的地下根莖網(wǎng)，以及與之對應(yīng)的地上子代分株，該特點賦予了賴草很強的水平拓展遷移能力和抗擾動能力，以及極強的防止風(fēng)沙、穩(wěn)固沙地的能力，所以種植賴草對防止土地荒漠化、提高環(huán)境惡劣地區(qū)物種的多樣性、生態(tài)環(huán)境的保護和恢復(fù)等方面都具有極為重要的作用。大賴草(Leymus racemosus)、灰色賴草(Leymus cinereus)常被作為農(nóng)、牧業(yè)良種繁育及麥類作物育種時的重要遠緣雜交材料，所以發(fā)掘和應(yīng)用賴草屬基因庫資源愈來愈受到人們的重視。因此，選擇賴草根莖作為研究對象，研究其調(diào)控根系分蘗、生長方向性基因及生長機理，具有特殊的代表性。

側(cè)枝(禾本科植物中稱作分蘗)的起始和生長是決定株型發(fā)育的重要因素，植物激素在調(diào)控分蘗產(chǎn)生方面具有不可替代的作用。生長素是一種重要的植物激素，調(diào)節(jié)多種植物的生理和發(fā)育過程。生長素梯度分布受生長素外排載體調(diào)控，對植物生長至關(guān)重要。大量研究表明，PIN基因家族在調(diào)控生長素運輸中起著至關(guān)重要的作用。目前，PIN基因家族已在多種植物中被鑒定，如擬南芥、水稻和楊樹。人們從擬南芥中先后分離了AtPIN1、AtPIN2、AtPIN3、AtPIN4和AtPIN7等基因，其中，AtPIN1定位于根或地上部分的維管組織及胚胎中，參與根系和分蘗等多種器官的發(fā)育調(diào)控；AtPIN2僅在根中表達，其轉(zhuǎn)錄定位于根部因重力刺激發(fā)生彎曲的區(qū)域，在根毛的發(fā)生區(qū)域也觀測到AtPIN2的大量表達；AtPIN3的分布較廣，在根分生組織的中柱鞘細胞(pericycle)、根冠柱(columella)以及幼芽的內(nèi)皮層(endodemis)細胞中都可以觀測到其表達；AtPIN4在根靜止中心(quiescent center)區(qū)域表達，對維持分生組織中生長素的濃度梯度至關(guān)重要，此外，它還在胚胎的極性建成時大量表達；同樣AtPIN7在根冠和胚胎中表達，它在維持生長素的向基式濃度梯度時起作用。(劉士平等，高等植物的PIN基因家族，植物生理學(xué)通訊，2009，45(8)：833-841)

然而，目前賴草中的生長素輸出載體的具體結(jié)構(gòu)還不清楚，其具體功能也尚不明確。在賴草種植與培育中，草原土地沙漠化抑制根系發(fā)育，導(dǎo)致水分和肥料吸收減少，而生長素輸出載體對生長素的運輸與根系的發(fā)育起著重要作用。因此，挖掘賴草生長素輸出的關(guān)鍵基因，開發(fā)其在賴草中的功能與應(yīng)用，可以更好的改善賴草根系品質(zhì)，使之可以適應(yīng)復(fù)雜嚴(yán)峻的生態(tài)環(huán)境，改善土地荒漠化，是行業(yè)內(nèi)研發(fā)人員積極探索的課題之一。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種賴草生長素輸出載體及其編碼基因與應(yīng)用，賴草生長素輸出載體參與根莖分蘗及側(cè)生分生組織分化，為解決賴草分子設(shè)計育種技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種賴草生長素輸出載體，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

上述賴草生長素輸出載體的編碼基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。