[发明专利]APRT家族基因在植物细胞分裂素毒性方面的应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体地说，涉及APRT家族基因在植物细胞分裂素毒性方面的应用。

背景技术

自从上世纪五十年代激动素被发现以来，多种类型的细胞分裂素作为一类重要的植物生长调节物质被广泛应用于农业生产和组织培养中。实践中常用的细胞分裂素包括激动素和6-苄基腺嘌呤等。作为植物激素，微量的施用就能起到明显的效果。在实际中施加的浓度往往远高于细胞分裂素的生理浓度。这一方面是考虑到药物的可溶和渗透性，另一方面考虑到药效的持久性。但在应用过程中，由于细胞分裂素的施用不当，往往造成植物的毒副作用。这是在激素应用过程中不可忽视的问题。

在拟南芥中的研究对细胞分裂素的相关副作用有了一定的认识。低浓度施加细胞分裂素后，可以刺激另一种植物激素乙烯的合成，而乙烯是逆境条件下用来抑制植物生长的一种重要的激素。乙烯生物合成的增加可以抑制植物的营养生长，使叶面积减小，光合作用强度下降，从而对植物产量增加不利。而高浓度的细胞分裂素的施加不仅能促进乙烯合成的增加，还会产生一些未知的毒性作用。但是关于细胞分裂素的毒性机理并没有完全的理解。

细胞分裂素的毒性作用是由遗传控制的。这在之前的研究中有所暗示。Fabien Nogue等人建立了一套细胞分裂素的生物测定法。他们利用了一种烟草突变体zea1，细胞分裂素可以促进幼苗子叶和下胚轴部位的增厚增肥生长，而且这种生长的促进作用与细胞分裂素的浓度有很好的正相关性。但是在野生型烟草中这种促进作用并不能看到，这是由于野生型的烟草对细胞分裂素的毒性作用是敏感的。高浓度的细胞分裂素可以抑制野生型烟草的生长甚至杀死植株。虽然其中具体的分子机制并不清楚，但是这一现象告诉我们细胞分裂素对植物的毒害依赖于某些内源基因的功能。这些基因及所参与调控的生理过程正是需要我们去认识和研究的内容。

发明内容

本发明的目的是提供APRT家族基因在植物细胞分裂素毒性、细胞分裂素代谢调控或作为抗性筛选标记方面的应用。

为了实现本发明目的，本发明提供APRT(adenine phosphoribosyltransferase)家族基因在植物细胞分裂素毒性、细胞分裂素代谢调控或作为抗性筛选标记方面的应用，所述APRT家族基因包括拟南芥基因APT1(adenine phosphoribosyltransferase 1)、其同源基因APT2、APT3、APT4和/或APT5.

其中，所述的基因APT1在Genebank中的编号为At1g27450，基因CDS长度为732bp，编码243个氨基酸的蛋白，其核苷酸序列如Seq IDNo：1所示。

APT2在Genebank中的编号为At1g80050，基因CDS长度为579bp，编码192个氨基酸的蛋白，其核苷酸序列如Seq ID No：2所示。

APT3在Genebank中的编号为At4g22570，基因CDS长度为552bp，编码183个氨基酸的蛋白，其核苷酸序列如Seq ID No：3所示。

APT4在Genebank中的编号At4g12440，基因CDS长度为549bp，编码182个氨基酸的蛋白，其核苷酸序列如Seq ID No：4所示。

APT5在Genebank中的编号为At5g11160，基因CDS长度为576bp，编码191个氨基酸的蛋白，其核苷酸序列如Seq ID No：5所示。

进一步的，本发明提供拟南芥基因APT1、其同源基因APT2、APT3、APT4和/或APT5在制备细胞分裂素毒性敏感型或不敏感型转基因植物方面的应用。

进一步的，本发明提供拟南芥基因APT1、其同源基因APT2、APT3、APT4和/或APT5在培育从代谢上调控腺嘌呤和/或细胞分裂素水平的转基因植物方面的应用，其是将APT1、APT2、APT3、APT4和/或APT5基因全长克隆到不同种类的表达载体上，然后用这些表达载体转化植物，获得细胞分裂素代谢和/或腺嘌呤代谢调控相关的转基因植物。

进一步的，本发明提供通过敲除APRT家族基因增强植物细胞分裂素抗性或减少毒副作用方面的应用。

另外，本发明还提供一种改造的APT1基因，APT1蛋白第90位的甲硫氨酸与细胞分裂素的代谢偏好有相关性，对第90位的氨基酸进行替换，例如替换成缬氨酸和异亮氨酸，以改变APT1酶识别特异性底物的能力。