[发明专利]植物钾转运体蛋白GhHAK5及其编码基因和应用

说明书

本发明公开了植物钾转运体蛋白GhHAK5及其编码基因和应用。本发明提供的蛋白质，获自棉花(Gossypium hirsutum)，命名为GhHAK5蛋白，是如下由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质。编码GhHAK5蛋白的基因(命名为GhHAK5基因)也属于本发明的保护范围。本发明还保护一种制备转基因植物的方法，是将目的植物中的GhHAK5基因沉默，得到耐低钾能力低于所述目的植物的转基因植物。本发明还保护一种制备转基因微生物的方法，是在出发微生物中导入GhHAK5基因，得到耐低钾能力高于所述出发微生物的转基因微生物。本发明对于研究植株耐钾，探究植物在逆境下的信号调控网络具有重大价值。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及植物钾转运体蛋白GhHAK5及其编码基因和应用。

背景技术

钾是植物生长所必须的三大营养元素之一，与光合作用、油脂合成、酶活性、气孔运动、蛋白质合成、离子平衡及抗逆性都密切相关。钾营养缺乏导致植株生长缓慢，植株矮小并且根系发育不良甚至发生腐烂，抗逆性、抗病性降低。

棉花是喜钾的经济作物，在其生长发育过程中需要大量的钾营养。钾能够促进棉花地上部和根系的生长发育，增加干物质积累。但近年来随着棉花复种指数和产量的逐步提高，以及转基因抗虫棉在黄河流域和长江流域棉区推广普及，我国棉花生产中的缺钾现象和缺钾程度越来越普遍和严重。另外，由于不合理的肥料运筹，我国棉花生产中的缺钾现象进一步加剧，常常导致早衰并严重影响产量提高和品质改善。

自上世纪90年代起，人们对植物钾营养性状的分子遗传机制进行了系统和深入的研究。植物中众多的钾离子通道、钾转运体以及相关的调控蛋白被相继克隆出来。它们在钾亲和性、选择性和能量的偶联上的作用都是不相同的。根据钾转运和通道蛋白结构和功能上的不同，可将其分为3个钾通道家族和3个钾转运体家族。分别是：Shaker钾通道、TPK钾通道、Kir-like钾通道和KUP/HAK/KT钾转运体、TPK/HKT转运体、CPA阳离子质子反向转运体。

棉花是我国重要的经济作物，对我国的经济发展具有重要意义。缺钾导致棉花早衰，严重影响棉花产量的提高和品质的改善。多年来，人们采用传统常规选育等方法解决棉花品种缺钾问题，但往往耗资大、工作量大和选择效率不高。随着分子生物学的不断发展，利用生物技术手段，培育耐低钾棉花品种成为可能。当前棉花的基因克隆工作虽然已经取得了一定的成果，但棉花的基因克隆工作远远落后于水稻、玉米、小麦等粮食作物。

发明内容

本发明的目的是提供植物钾转运体蛋白GhHAK5及其编码基因和应用。

本发明提供的蛋白质，获自棉花(Gossypium hirsutum)，命名为GhHAK5蛋白，是如下(a)或(b)或(c)或(d)或(e)：

(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物耐低钾相关的由序列1衍生的蛋白质；

(c)将序列1的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与钾吸收相关的由序列1衍生的蛋白质；

(d)获自棉花的与(a1)具有98％以上同源性且与植物耐低钾相关的由其衍生的蛋白质；

(e)获自棉花的与(a1)具有98％以上同源性且与植物钾吸收相关的由其衍生的蛋白质。

为了使蛋白质便于纯化和检测，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。

表1标签的序列