[发明专利]一种基因OsPHR2的用途

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，具体涉及一种磷代谢调控因子OsPHR2的应用。

背景技术

水稻(Oryza sativa L.)是我国主要粮食作物之一。磷是植物生长所必需大量营养元素之一，磷元素对水稻优质高产具有重要意义。磷是植物生长发育的大量必需元素，在许多信号转导途径中也起到了关键作用，研究表明磷胁迫信号在植物中有特异的调控途径(Rubio et al.，2001；Hou et al.，2005)。

由于磷素(PO43-，HPO42-，H2PO4-)在酸性与碱性土壤中的强烈固定作用，使得土壤中可以被植物吸收利用的有效磷浓度要大大低于其它大量元素，在大多数生态系统中，土壤有效磷<10υM，这一浓度要比植物组织器官中的有效磷浓度(5-20mM)低几个数量级(Raghothama，1999)。植物在长期的进化过程中形成了各种适应磷胁迫的机制，包括根系发生与根构型适应，生理代谢适应以及与菌类共生等等，以此来提高对可溶性磷的吸收和利用效率以及对固定态磷的吸收能力。但在作物中(包括水稻)，这种磷胁迫适应机制的分子途径还了解不多。

拟南芥中AtPHR1基因和衣藻PSR1基因已被证明是磷饥饿信号的核心调控因子，它们在进化上同源，都属于MYB-CC基因家族。目前水稻中参与磷信号调控的基因还未见报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基因OsPHR2的用途，该基因OsPHR2能在模拟磷饥饿信号中发挥作用。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种基因OsPHR2的用途：用于在植物中模拟磷饥饿信号。

作为本发明的基因OsPHR2的用途的改进：用于提高对磷酸盐的吸收速率。

作为本发明的基因OsPHR2的用途的进一步改进：植物为水稻。

作为本发明的基因OsPHR2的用途的进一步改进，其通过如下方法实现：以OsPHR2的cDNA片段作为目标基因、以35SpCAMBIA1301s作为载体，进行转基因超量表达，将该基因转入水稻中。

本发明的发明人为了深入了解水稻中磷饥饿信号的调控途径，研究水稻PHR1同源基因的功能，首先根据序列相似性比对分析，从水稻中克隆了拟南芥AtPHR1的同源基因OsPHR2。

发明人通过转基因的方法，在水稻品种日本晴中超量表达编码磷代谢调控因子的OsPHR2基因，发现在正常营养液培养条件下，转基因植株对磷酸盐的最大吸收速率相对于野生型植株提高了1.57倍，转基因植株地上部中的有效磷水平和全磷水平都显著高于野生型植株：转基因植株中地上部的有效磷浓度为4.26mg Pi/gFW，是野生型植株的4.0倍；转基因植株中地上部的全磷浓度为13.92mg P/g DW，是野生型植株的1.9倍。

由于超量表达OsPHR2基因的转基因水稻对磷酸盐的最大吸收速率相对于野生型植株显著提高，且有效磷和全磷浓度都显著提高；因此，在水稻中超量表达OsPHR2具有模拟磷饥饿信号的作用。本发明能为水稻的品质育种提供新的思路。

本发明是这样实现的：本发明利用OsPHR2的cDNA片段作为目标基因，进行转基因超量表达，将该基因转入水稻品种日本晴，转基因植株表现出对磷酸盐的最大吸收速率，以及有效磷水平和全磷水平极显著提高的现象。

磷代谢调控因子负责植物体内磷信号调控，对植物磷元素代谢有重要意义。发明人用拟南芥AtPHR1(At4g28610)蛋白序列做blastp(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST)分析，在水稻基因组中发现了AtPHR1的同源基因AK100065，命名为OsPHR2。根据GeneBank公布的全长cDNA序列设计引物，以水稻日本晴叶的cDNA为模板，扩增得到OsPHR2的全长cDNA。经测序确定其实际的cDNA序列，并与网上公布的cDNA序列和基因组序列用DNAstar的MegAlign软件比对分析，以确定其内含子和外显子的结构。

OsPHR2全长基因组序列为5603bp，全长cDNA为1281bp，编码426个氨基酸。该基因包括9个外显子，8个内含子。本发明是通过PCR方法，从日本晴cDNA里扩增出OsPHR2基因的全长cDNA，连接到超量表达载体35SpCAMBIA1301上。再进行遗传转化，在水稻品种日本晴中，超量表达这个基因，得到超量表达植株。在转基因T₂代植株中发现，转基因植株中的有效磷和全磷水平都显著高于野生型植株。

本发明的优点在于：