[发明专利]耐低磷环境基因及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术和植物学领域；更具体地，本发明涉及一种耐低磷环境基因及其应用。

背景技术

农业上大量地施磷肥虽能暂时满足植物生长对磷的需要，但增加生产成本，加剧磷矿资源的耗竭，还造成水体富营养化和生态环境的污染。

磷是植物生长与发育所必需的营养元素之一。它是细胞内磷脂、核酸等重要物质的组分，以蛋白质磷酸化和去磷酸化的方式调节生命活动，参加糖、蛋白质和脂类多种代谢过程，在植物的生命活动中具有重要的生物学功能。土壤中磷的总量丰富，但易被矿物和有机物所固定，大部分以植物不能直接利用的形式存在，使得缺磷成为限制植物生长的主要因素之一。农业上大量地施磷肥能暂时满足植物生长对磷的需要，但增加生产成本，加剧磷矿资源的耗竭，还造成水体富营养化和生态环境的污染。在长期的进化过程中，植物自身形成了一系列适应低磷环境的方式。可见，探明植物适应低磷环境的分子机制、挖掘植物耐低磷生长环境的功能基因，对改良现有农作物品种的磷营养性状，具有重要科学及实践应用意义。

因此，本领域需要鉴定和分离对抗低磷环境的基因，并深入研究其抗逆境机制，更重要地是切实地将之应用于生产实践。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐低磷环境基因及其应用。

在本发明的第一方面，提供一种甘油磷酸二酯酶(GDPD1)或其编码基因的用途，用于提高植物耐低磷环境能力。

在另一优选例中，所述甘油磷酸二酯酶还用于促进低磷生长环境下植物体内磷的循环利用。

在另一优选例中，所述甘油磷酸二酯酶是：

(a)如SEQ ID NO：3所示氨基酸序列的蛋白；或

(b)将SEQ ID NO：3所示氨基酸序列经过一个或多个(如1-20个；较佳地1-10个；更佳地1-5个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有提高植物耐低磷环境能力功能的由(a)衍生的蛋白。

在另一优选例中，所述的甘油磷酸二酯酶(GDPD1)来源于十字花科植物。

在另一优选例中，所述的甘油磷酸二酯酶(GDPD1)来源于拟南芥(Arabidopsis thaliana)。

在本发明的另一方面，提供一种提高植物耐低磷环境能力或促进低磷生长环境下植物体内磷的循环利用的方法，所述方法包括：提高植物中甘油磷酸二酯酶的表达或活性。

在另一优选例中，所述的方法包括：将甘油磷酸二酯酶的编码基因转入植物中。

在另一优选例中，所述的方法包括步骤：

(i)提供携带表达载体的农杆菌，所述的表达载体含有甘油磷酸二酯酶的编码基因；

(ii)将植物细胞、组织或器官与步骤(i)中的农杆菌接触，从而使所述甘油磷酸二酯酶的编码基因转入植物。

在另一优选例中，所述方法还包括：

(iii)选择出转入了甘油磷酸二酯酶的编码基因的植物细胞、组织、器官；以及

(iv)将步骤(iii)中的植物细胞、组织、器官再生并选出转基因植物。

在本发明的另一方面，提供一种耐低磷环境的植物，其是由前述方法制备获得的转基因植物。

在本发明的另一方面，提供一种甘油磷酸二酯酶或其编码基因的用途，用作鉴定植物的耐低磷环境能力的分子标记物。

在本发明的另一方面，提供一种受低磷环境诱导的启动子，所述的启动子选自下组：

(1)如SEQ ID NO：1中第1-605位所示的核苷酸序列的多核苷酸；

(2)在严格条件下能够与(1)限定的多核苷酸序列杂交且具有诱导目的基因在低磷环境下表达的功能的多核苷酸；或

(3)与(1)限定的多核苷酸序列具有90％以上(优选95％以上，更优选98％以上，最优选99％以上)相同性且具有诱导目的基因在低磷环境下表达的功能的多核苷酸。

在本发明的另一方面，提供所述的启动子的用途，所述的启动子用于诱导目的基因在低磷环境下表达。

在本发明的另一方面，提供一种构建物，所述的构建物含有所述的受低磷环境诱导的启动子。

在另一优选例中，所述构建物中，受低磷环境诱导的启动子的下游含有至少一个多克隆位点(如酶切位点)，其与所述的受低磷环境诱导的启动子可操作性连接，用于插入目的基因。

在另一优选例中，所述的构建物是表达载体。

在另一优选例中，所述的构建物含有以下可操作性连接的元件：所述的启动子；和目的基因。

在另一优选例中，所述的目的基因是外源基因。