[发明专利]一种提高水稻磷吸收率的方法

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程，具体为一个水稻蔗糖转运基因OsSUT2在提高水稻磷吸收方面的应用。

背景技术

磷是植物生长发育最重要的元素之一。由于土壤中的磷大部分以植物难以吸收利用的无效态磷方式存在，世界上30-40%的耕地的有效磷不能满足植物正常生长发育的需要。作物缺磷现象普遍存在。另外由于土壤的理化特性，磷肥当季的利用率也只有10%~25%，过量施用的磷肥带来了资源浪费、环境污染等问题。因此培育高效利用磷肥的作物品种是解决上述一系列问题的根本。

植物对磷的吸收和利用是一个复杂的过程，在长期的与土壤互作过程中，植物进化了一系列适应机制，如通过增加根的数量和表面积，增加对土壤中磷的吸收，利用菌根形成共生关系获取磷元素，以及改变磷代谢相关基因的表达提高磷的循环利用等机制。

蔗糖是植物生长发育和能量代谢的底物，近年研究发现：蔗糖是重要的信号物质，激发和参与了很多植物的代谢途径，增加蔗糖能够提高植物对逆境胁迫适应性。

蔗糖转运蛋白是一类高疏水性蛋白，负责植物体内蔗糖的转运和分配，它定位于植物细胞膜上，含有12个跨膜结构域，N-末端和C-末端均位于细胞质的一面，中间面向胞质的部分有一个大的环，将蛋白分为各含6个跨膜结构域的两部分，N末端可能对底物的亲和性起决定作用。

植物蔗糖转运蛋白的主要功能是介导植物体内蔗糖的跨膜转运，与蔗糖在韧皮部的装卸、库组织的蔗糖贮藏与供给、非生物与生物胁迫的响应、植物-微生物间的相互作用等有重要关系。近年来发现，蔗糖转运蛋白与蔗糖信号的传导密切相关，有可能参与植物对磷缺乏的适应性反应。本发明扩展了蔗糖转运蛋白的功能。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高水稻磷吸收率的方法，构建了p1300UbiOsSUT2表达载体，在水稻中过量表达OsSUT2基因，转基因水稻在低磷胁迫环境中表现出对低磷的生理适应性，提高了磷的吸收效率和利用效率，研究结果对培育磷高效利用水稻具有重要意义。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种提高水稻磷吸收率的方法，通过在水稻中过量表达编码蔗糖转运蛋白基因OsSUT2实现。

所述过量表达OsSUT2基因，基因编号为AB091672，基因的cDNA全长1505bp，编码501个氨基酸，基因序列如SQE ID NO：1所示。

所述过量表达是利用PCR方法同源克隆出水稻OsSUT2基因，采用F-primer：SQE ID NO：2和R-primer：SQE ID NO：3扩增出OsSUT2基因cDNA；构建过量表达植物载体p1300UbiOsSUT2；借助农杆菌介导法获得转OsSUT2基因水稻；通过自交分离筛选获得过量表达OsSUT2基因的纯合株系。

所述植物表达载体p1300UbiOsSUT2是将中间载体pUbiOsSUT2酶切回收并与p1300连接获得的；将连接在T-easy测序载体上的水稻蔗糖转运蛋白OsSUT2 cDNA经EcoRI酶切重组到质粒pBluescriptIIKS，得到中间载体pBlueOsSUT2，然后用BamHI/KpnI双酶切中间载体，将pBlueOsSUT2中的OsSUT2正向连接到终止子T-nos的前面，得到中间载体pUbiOsSUT2；将pUbiOsSUT2酶切回收UbiOsSUT2片段连接在质粒P1300上，获得转化载体P1300UbiOsSUT2，将转化载体P1300UbiOsSUT2导入农杆菌菌株LBA4404，获得p1300UbiOsSUT2/LBA4404工程菌。

转化包括以下步骤：

1）胚性愈伤的诱导；

2）胚性愈伤的遗传转化；

3）抗性愈伤的筛选；

4）抗性植株的分化、生根培养。

一种提高水稻磷吸收率的方法，其具体步骤包括以下：

1）以OsSUT2基因片段作为应用基因，设计引物，扩增出编码区，以强启动子Ubi作为驱动，构建单子叶植物表达载体；

2）通过农杆菌介导的遗传转化方法，得到过量表达转基因水稻。

所述水稻品种为明恢86，通过农杆菌p1300UbiOsSUT2/LBA4404转化，获得过量表达OsSUT2基因水稻植株。所述遗传转化方法具体包括以下步骤：

1)  种子消毒和愈伤诱导

2)   农杆菌p1300UbiOsSUT2/LBA4404制备

3)   侵染及共培养

4)   抗性愈伤筛选

5)   抗性愈伤分化、幼苗生根。