[发明专利]一种低锰利用基因、蛋白、重组表达载体及其制备与应用

说明书

本发明公开了一种低锰利用基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示，该基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。还公开了一种含有如SEQ ID NO：1所示的核苷酸序列的重组表达载体及其制备方法，一种重组表达转化体及其制备方法，以及一种低锰利用基因的超表达植物株系及其制备方法。本发明还公开了一种低锰利用基因编码的蛋白在提高植株对低锰的耐受能力中的应用，在低锰环境下，该蛋白在植株体内参与锰的装载及细胞内再利用的过程，超表达该基因的株系能够显著增强植物对低锰的耐受能力。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种低锰利用基因、蛋白、重组表达载体、重组表达转化体、超表达植物株系及其制备方法，还涉及一种低锰利用基因在提高植株对低锰的耐受能力中的应用。

背景技术

锰在地壳中是第二大最普遍的过渡金属元素，由于元素锰具有多种价态，在土壤中容易被氧化还原，且氧化形式的锰具有较低的移动性，因此锰的有效性经常受到外界环境的影响。随着人类的活动及化肥的施用，世界上接近三分之一的土壤成为碱性土壤，在这种严重的土壤环境条件下，锰缺乏对于作物的生长发育来说是一个重要的问题。锰是植物生长发育的必需微量元素，参与植物体内多种重要的代谢过程，例如光合作用、蛋白质和脂质的合成、调节多种酶活性、氧化胁迫等。植物在缺锰条件下，症状首先表现在幼叶，叶片失绿变黄，但叶脉和叶脉附近区域保持绿色，叶脉较为清晰。在缺锰较为严重时，植物叶片出现黑褐色斑点，并会逐渐扩大散布于整个叶片。相对而言锰在单子叶植物中较易移动，谷类作物常在中等叶龄和老叶上发生缺锰症状。有些植物的叶片会发生卷曲，植物瘦小，花的发育不良，根系较弱。典型的缺锰症状像燕麦的“灰斑病”，豆类植物的“沼泽斑点病”，甜菜的“黄斑病”，菠菜的“黄病”等等。锰的化学性质活泼，在环境中有Mn¹⁺，Mn²⁺，Mn³⁺，Mn⁴⁺，Mn⁶⁺和Mn⁷⁺等多种价态，其中最易被植物吸收利用的是二价的锰离子。土壤的pH值是影响锰有效性的最大因素，随着pH值降低会使锰的有效性升高。在中性或较高pH条件下，锰以Mn³⁺和Mn⁴⁺价态为主要价态，会很容易形成难溶性的锰氧化物，而可被植物有效吸收利用的Mn²⁺较少，从而导致碱性土壤上植物表现出缺锰的症状。而在pH小于5.5的南方酸性土壤中则会出现锰毒的现象。在碱性土壤中锰缺乏问题是影响作物生产的一个重要限制因子。因此深入探讨植物对营养元素锰的吸收、转运及内平衡机制，特别是植物在缺锰环境下的适应机理和植物锰营养效率的遗传研究，对改善植物营养状况具有重要意义。为应对碱性土壤中植物缺锰的问题，通过遗传改良提高作物吸收利用锰的效率将是一个重要途径，而这一途径的顺利实现有赖于对锰吸收、转运机制的充分了解和锰吸收利用相关基因的克隆和功能解析。

发明内容

为了提高低锰环境下植物对锰的吸收，本发明提供了以下技术方案：

本发明在第一方面提供了一种低锰利用基因，其核苷酸序列如SEQ IDNO：1所示。

本发明还提供了基因编码的蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO：2所示。

本发明另外还提供了一种重组表达载体，该重组表达载体含有如SEQ IDNO：1所示的核苷酸序列。

上述重组表达载体的制备方法包括以下步骤：

步骤1、扩增核苷酸序列如SEQ ID NO：1所示的基因的开放阅读框；

步骤2、将步骤1中扩增的核苷酸片段构建于超表达载体；

步骤3、测序，获得测序结果正确的重组表达载体。

优选地，在步骤1中，用于扩增所述基因的引物如SEQ ID NO：3、SEQ IDNO：4、SEQID NO：5、SEQ ID NO：6所示。