[发明专利]一种调控植物根瘤发育与衰老的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种调控植物根瘤发育与衰老的方法及其应用。本发明还公开了GmCYP15蛋白质在如下(1)‑(8)中任一种应用：(1)调控植物共生固氮或共生结瘤；(2)调控植物根瘤发育；(3)调控植物根瘤数目；(4)调控植物根瘤衰老进程；(5)调控植物根瘤固氮时间；(6)调控植物结瘤素基因的表达水平；(7)调控植物植株高度；(8)调控植物地上部分鲜重。本发明为获得高固氮基因编辑大豆新品种提供了基因资源，不仅在农业以及生态学上具有很重要的意义，而且在豆科作物固氮机制研究以及农业生产上具有一定的应用前景。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及一种调控植物根瘤发育与衰老的方法及其应用。

背景技术

豆科植物与根瘤菌之间的共生固氮是最经济、最环保的一种生物固氮方式。因此发挥豆科植物固氮作用，减少氮肥施用量，在农业以及生态学方面都具有十分重要的意义。共生体根瘤的形成是一个十分复杂的过程，它是微生物与植物相互识别，信号分子间相互作用的结果。豆科植物一般在接种根瘤菌4-6周后共生固氮效率达到高峰，然后类菌体极端分化，固氮能力逐渐减弱，最后根瘤器官及细胞衰老，类菌体释放出来或衰亡，从而导致根瘤菌和植物的共生关系解体，固氮作用结束。提高固氮效率，一是增加结瘤数，近些年的研究解析了很多与根瘤形成相关的基因。二是提高固氮酶活力，主要通过改善豆科植物生长的环境条件来充分发挥固氮酶的活性。三是延缓根瘤衰老，延长根瘤固氮时间，增加固氮量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何调控植物根瘤发育与衰老。

为了解决上述技术问题，本发明首先提供了GmCYP15蛋白质或与GmCYP15蛋白质相关的生物材料的新用途。

本发明提供了GmCYP15蛋白质或与GmCYP15蛋白质相关的生物材料在如下(1)-(8)中任一种中的应用：

(1)调控植物固氮能力或共生固氮能力或共生结瘤能力；

(2)调控植物根瘤发育；

(3)调控植物根瘤数目；

(4)调控植物根瘤衰老进程；

(5)调控植物根瘤固氮时间；

(6)调控植物结瘤素基因的表达水平；

(7)调控植物植株高度；

(8)调控植物地上部分鲜重；

所述GmCYP15蛋白质是如下a)或b)或c)的蛋白质：

a)氨基酸序列是序列2所示的蛋白质；

b)在序列2所示的蛋白质的N端和/或C端连接标签得到的融合蛋白质；

c)将序列2所示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/或添加得到的具有相同功能的蛋白质。

为了使a)中的蛋白质便于纯化，可在序列表中序列2所示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