[发明专利]棉花钾转运体蛋白GhKUP3及其编码基因和应用

说明书

本发明公开了棉花钾转运体蛋白GhKUP3及其编码基因和应用，本发明提供的蛋白质，具体获自棉花品种“鲁棉研22号”，命名为GhKUP3蛋白，本发明还提供了编码GhKUP3蛋白的基因，命名为GhKUP3基因，本发明还提供了GhKUP3蛋白、GhKUP3基因的应用。本发明对于研究植株耐低钾，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，具体涉及棉花高亲和钾转运体蛋白GhKUP3及其编码基因和应用。

背景技术

钾作为植物生长发育所必需的矿质元素，约占植物干重的10％，对维持植物正常的生命活动发挥着重要作用。棉花作为重要的经济作物，是典型的喜钾植物，钾素的吸收和利用与棉花的产量和品质息息相关，钾不但能能促进棉花地上部和根系的生长发育，还可以增加干物质积累。近年来，随着棉花复种指数和产量的逐步提高，以及转基因抗虫棉的推广普及，我国棉田的缺钾程度愈加严重。另外，由于不合理的肥料运筹，棉花生产中的缺钾现象则进一步加剧，常导致早衰并严重影响产量与品质。

高等植物对于钾的吸收、转运主要依靠低亲和性钾离子通道和高亲和性钾转运体。按照结构和功能，钾离子通道主要由三个基因家族构成：Shaker、TPK(Tandem-pore K⁺)和Kir(K⁺inward rectifier)-like基因家族和CNGC(Cyclic Nucleotide-GatedChannels)家族。钾转运体主要由KUP/HAK/KT、HKT和CPA三个基因家族构成。其中，KUP/HAK/KT家族基因与细菌和真菌中的KUP/HAK同源而被鉴定，其成员在介导植物对K⁺的高亲和性吸收、转运与分配等方面都起着关键作用。由于传统常规选育方法解决棉花缺钾问题往往存在耗资大、工作量大和选择效率低等问题，因此，对钾转运系统基因的研究已成为提高作物钾吸收特性，培育钾高效作物品种的一条新途径。

拟南芥KUP/HAK/KT家族包含13个成员，AtKUP1被证实介导根部细胞吸收外界K⁺，为双亲和性钾离子转运体。AtKUP2可以互补细菌及酵母钾缺陷菌株低钾下的生长，为低亲和钾离子转运体，在高钾下表达较高，相反地，AtKUP3表达则受低钾诱导显著升高，已被证实介导高亲和性钾转运。但是关于GhKUP3基因的克隆及其功能在棉花中未见研究报道。

发明内容

本发明的目的是提供棉花GhKUP3蛋白及其编码基因和应用。

本发明实施例提供了一种蛋白质，获自棉花(Gossypium hirsutum)，具体获自棉花品种“鲁棉研22号”，命名为GhKUP3蛋白，是如下(a)或(b)：

(a)SEQ ID NO：1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b)与SEQ ID NO：1所示的氨基酸序列相比具有一个或多个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物耐低钾胁迫能力和/或钾离子吸收能力相关的由SEQ ID NO：1衍生的蛋白质。

本发明实施例还提供了一种编码GhKUP3蛋白的基因，命名为GhKUP3基因。

在一些实施例中，所述GhKUP3基因的核苷酸序列如SEQ ID NO：2所示或与SEQIDNO：2的同源性90％以上的序列。

本发明实施例还提供了含有GhKUP3基因的表达盒、重组载体、转基因细胞系或重组菌。

本发明实施例还提供了如下1)-3)中任一项在调控植物的耐低钾胁迫能力和/或钾离子吸收能力中的应用；

1)上述GhKUP3蛋白；

2)上述GhKUP3基因；

3)上述含有GhKUP3基因的表达盒、重组载体、转基因细胞系或重组菌。