專利名稱：一種酸性磷酸酶及其編碼基因與應用的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種酸性磷酸酶及其編碼基因與應用。
背景技術：
磷是植物生長發育所需的最重要的養分之一。磷不僅是植物細胞內多種生物大分子的結構組成部分，而且還參與了植物生命活動中多種生理生化過程。因此，農作物是否能高效吸收和合理利用土壤中的磷素對其最后的產量有極其重要的影響。然而，今天世界上大部分耕地都存在缺磷問題。在許多農田中，雖然磷素絕對含量并不低，但可被植物吸收的無機磷酸根的濃度遠遠低于作物最佳生長的需求。土壤中50% -70%的磷是以有機磷的形式存在，包括植酸及土壤中各種腐殖質中含有的有機磷，如核酸(DNA和RNA)，磷酸己糖等。 為了解決土壤缺磷問題，目前在農業上采取的方法主要是大量使用磷肥。而大量使用磷肥的后果一方面造成土壤質量下降，同時引起嚴重的環境污染，造成農民巨大的經濟負擔。長期使用磷肥還使得農作物的磷素利用效率下降。更為嚴重的是，據報道，世界上用于生產磷肥的磷礦石僅夠再使用六、七十年，是一種非再生資源。因此通過現代科學技術提高作物的磷素利用能力，已成為一個能否使農業生產保持可持續發展的重要課題。目前許多土壤中，雖然一方面可利用的有效磷嚴重缺乏，但另一方面，由于長期使用化肥，事實上大多數農田已成為一個巨大的潛在的磷庫。傳統的農業生產主要通過改土施肥來提高作物產量，但很少以提高作物對土壤磷素利用效率進行考慮。反之，植物自身在千萬年漫長的進化過程中，也演化出一些應對低磷脅迫的策略，以確保其在低磷生長條件下能更好地生長和生存。這其中一個重要的應答反應就是合成和分泌酸性磷酸酶。目前一般認為植物在低磷脅迫條件下在根部合成和分泌的酸性磷酸酶有助于分解周圍環境中的有機磷，釋放出可供根吸收利用的無機磷酸根離子，從而使得植物在低磷條件下能更好地生存和生長。過去幾十年的研究表明植物根部所分泌的酸性磷酸酶可分兩類。一類是分泌后附著在根部表面。另一類則在分泌后擴散到周圍的土壤介質中去。由于無機磷酸根離子在土壤中的遷移速率很慢，因而從理論上說附著于根表面的酸性磷酸酶對提高植物在低磷條件下的生存能力具有更大的意義。但迄今為止，尚未有關于根表面附著的酸性磷酸酶基因克隆的報道。由于缺乏對編碼根表面酸性磷酸酶相關基因的認識，因此目前無法利用基因工程對這一類基因進行遺傳操作，來達到改良農作物品種的目的。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種蛋白及其編碼基因。本發明所提供的蛋白，是如下a)或b)或C)的蛋白質a)由SEQ ID NO=I所示的氨基酸序列組成的蛋白質；b)將SEQ ID NO :1所示的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有磷酸酶活性的由a)衍生的蛋白質；c)與a)或b)限定的氨基酸序列具有80%以上的同源性且具有相同功能的蛋白質。本發明所提供的編碼基因為如下1)或2)或3)或4)所示1)其核苷酸序列是SEQ ID NO :2中自5'末端起第61位-第2331位核苷酸所示 DNA分子；2)其核苷酸序列是SEQ ID NO 2所示DNA分子；3)在嚴格條件下與1)或2)限定的DNA序列雜交且編碼所述蛋白的DNA分子；所述嚴格條件可為在0. IX SSPE (或0. 1XSSC)，0. 1% SDS的溶液中，在65°C下雜交，并用該溶液洗膜。4)與1)或2)限定的DNA序列具有90%以上的同源性且編碼所述蛋白的DNA分子。為了使上述(a)中的蛋白便于純化，可在由SEQ ID NO 1所示的氨基酸序列組成的蛋白質的氨基末端或羧基末端連接上如表1所示的標簽。表1標簽的序列
權利要求
1.一種蛋白，是如下a)或b)或c)的蛋白質a)由SEQID NO 1所示的氨基酸序列組成的蛋白質；b)將SEQID NO :1所示的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有磷酸酶活性的由a)衍生的蛋白質。c)與a)或b)限定的氨基酸序列具有80%以上的同源性且具有相同功能的蛋白質。
2.權利要求1所述蛋白的編碼基因。
3.根據權利要求2所述的編碼基因，其特征在于所述編碼基因為如下1)或2)或3) 或4)所示1)其核苷酸序列是SEQID NO :2中自5'末端起第61位-第2331位核苷酸所示DNA 分子；2)其核苷酸序列是SEQID NO 2所示DNA分子；3)在嚴格條件下與1)或2)限定的DNA序列雜交且編碼所述蛋白的DNA分子；4)與1)或2)限定的DNA序列具有80%以上的同源性且編碼所述蛋白的DNA分子。
4.擴增權利要求2或3所述編碼基因全長或其任意片段的引物對；和/或，所述引物對中的一條引物序列如SEQ ID NO :3所示，所述引物對中的另一條引物序列如SEQ ID NO 4所示。
5.含有權利要求2或3所述編碼基因的重組載體、重組菌、轉基因細胞系、重組病毒或表達盒。
6.根據權利要求5所述的重組載體，其特征在于所述重組載體為在表達載體PBI121 的多克隆位點插入所述編碼基因得到的重組表達載體。
7.權利要求1所述蛋白在作為磷酸酶中的應用；所述磷酸酶為酸性磷酸酶。
8.一種培育對磷的利用率提高的轉基因植物或培育耐低磷的轉基因植物的方法，包括如下步驟將權利要求1所述蛋白的編碼基因導入出發植物中，得到對磷的利用率高于所述出發植物的轉基因植物或耐低磷性能高于所述出發植物的轉基因植物。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于所述編碼基因是通過權利要求6或7所述重組表達載體導入的。
10.根據權利要求8或9所述的方法，其特征在于所述出發植物為單子葉植物或雙子葉植物；所述雙子葉植物為擬南芥。
全文摘要
本發明公開了一種酸性磷酸酶及其編碼基因與應用。本發明所提供的蛋白，是如下a)或b)的蛋白質a)由SEQ ID NO1所示的氨基酸序列組成的蛋白質；b)將SEQ ID NO1所示的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且具有酸性磷酸酶活性的由a)衍生的蛋白質。本發明為利用基因工程手段培育高效利用土壤養分的農作物新品種提供基因資源，可用于培育高效利用土壤養分的農作物新品種。
文檔編號C12N15/11GK102206617SQ201110078889
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月30日 優先權日2011年3月30日
發明者劉棟, 李征, 王良省 申請人:清華大學