[發明專利]棉花鉀轉運體蛋白GhKUP3及其編碼基因和應用

在審

• 申請號: 202211633191.6
• 申請日: 2022-12-19
• 公開（公告）號: CN115850421A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 田曉莉;肖爽;李芳軍;李召虎
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;A01H5/00;A01H6/20;A01H6/60;C12N15/82
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 胡炳旭

本發明公開了棉花鉀轉運體蛋白GhKUP3及其編碼基因和應用，本發明提供的蛋白質，具體獲自棉花品種“魯棉研22號”，命名為GhKUP3蛋白，本發明還提供了編碼GhKUP3蛋白的基因，命名為GhKUP3基因，本發明還提供了GhKUP3蛋白、GhKUP3基因的應用。本發明對于研究植株耐低鉀，探究植物在逆境下的信號調控網絡具有重大價值。

技術領域

本發明屬于植物基因工程領域，具體涉及棉花高親和鉀轉運體蛋白GhKUP3及其編碼基因和應用。

背景技術

鉀作為植物生長發育所必需的礦質元素，約占植物干重的10％，對維持植物正常的生命活動發揮著重要作用。棉花作為重要的經濟作物，是典型的喜鉀植物，鉀素的吸收和利用與棉花的產量和品質息息相關，鉀不但能能促進棉花地上部和根系的生長發育，還可以增加干物質積累。近年來，隨著棉花復種指數和產量的逐步提高，以及轉基因抗蟲棉的推廣普及，我國棉田的缺鉀程度愈加嚴重。另外，由于不合理的肥料運籌，棉花生產中的缺鉀現象則進一步加劇，常導致早衰并嚴重影響產量與品質。

高等植物對于鉀的吸收、轉運主要依靠低親和性鉀離子通道和高親和性鉀轉運體。按照結構和功能，鉀離子通道主要由三個基因家族構成：Shaker、TPK(Tandem-pore K⁺)和Kir(K⁺inward rectifier)-like基因家族和CNGC(Cyclic Nucleotide-GatedChannels)家族。鉀轉運體主要由KUP/HAK/KT、HKT和CPA三個基因家族構成。其中，KUP/HAK/KT家族基因與細菌和真菌中的KUP/HAK同源而被鑒定，其成員在介導植物對K⁺的高親和性吸收、轉運與分配等方面都起著關鍵作用。由于傳統常規選育方法解決棉花缺鉀問題往往存在耗資大、工作量大和選擇效率低等問題，因此，對鉀轉運系統基因的研究已成為提高作物鉀吸收特性，培育鉀高效作物品種的一條新途徑。

擬南芥KUP/HAK/KT家族包含13個成員，AtKUP1被證實介導根部細胞吸收外界K⁺，為雙親和性鉀離子轉運體。AtKUP2可以互補細菌及酵母鉀缺陷菌株低鉀下的生長，為低親和鉀離子轉運體，在高鉀下表達較高，相反地，AtKUP3表達則受低鉀誘導顯著升高，已被證實介導高親和性鉀轉運。但是關于GhKUP3基因的克隆及其功能在棉花中未見研究報道。

發明內容

本發明的目的是提供棉花GhKUP3蛋白及其編碼基因和應用。

本發明實施例提供了一種蛋白質，獲自棉花(Gossypium hirsutum)，具體獲自棉花品種“魯棉研22號”，命名為GhKUP3蛋白，是如下(a)或(b)：

(a)SEQ ID NO：1所示的氨基酸序列組成的蛋白質；

(b)與SEQ ID NO：1所示的氨基酸序列相比具有一個或多個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物耐低鉀脅迫能力和/或鉀離子吸收能力相關的由SEQ ID NO：1衍生的蛋白質。

本發明實施例還提供了一種編碼GhKUP3蛋白的基因，命名為GhKUP3基因。

在一些實施例中，所述GhKUP3基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：2所示或與SEQIDNO：2的同源性90％以上的序列。

本發明實施例還提供了含有GhKUP3基因的表達盒、重組載體、轉基因細胞系或重組菌。

本發明實施例還提供了如下1)-3)中任一項在調控植物的耐低鉀脅迫能力和/或鉀離子吸收能力中的應用；

1)上述GhKUP3蛋白；

2)上述GhKUP3基因；

3)上述含有GhKUP3基因的表達盒、重組載體、轉基因細胞系或重組菌。