本發明屬于基因工程領域，具體涉及從蒺藜苜蓿中分離的mtprp4基因及其編碼蛋白和應用。

背景技術：

1、植物富含的脯氨酸蛋白（prp）是一類富含脯氨酸和羥脯氨酸的結構蛋白質，廣泛存在于植物細胞壁中，參與細胞壁的構建和植物的應激反應。prp在富含脯氨酸的多肽區域通常含有重復序列，這些序列在細胞壁的特定結構和功能中起著關鍵作用。研究表明，prp基因的表達能夠響應多種外界刺激，如激素、傷害、低溫、鹽脅迫等，并且在真菌誘導劑和機械損傷下，prp能夠通過快速氧化交聯與其他細胞壁成分（如木質素和糖類）形成保護層，增強植物的防御能力。

2、盡管prp在植物生長發育和應激反應中的重要性已被廣泛認可，但目前對prp基因的具體功能及其調控機制仍存在諸多不足：

3、第一、prp基因功能的多樣性尚未完全闡明：雖然已有研究表明prp基因在擬南芥、木豆等植物中參與非生物脅迫（如干旱、高鹽、低溫等）的響應，但不同植物中prp基因的功能存在顯著差異。例如，擬南芥中的earli1基因敲除后，植株在冷脅迫下更易受損，而木豆中的cchyprp基因則能提高轉基因擬南芥對干旱、高鹽和高溫的抗性。然而，關于prp基因在豆科植物（如蒺藜苜蓿）中的具體功能，尤其是其在生長發育和非生物脅迫響應中的作用，研究仍然十分有限。

4、第二、蒺藜苜蓿中prp基因的研究空白：蒺藜苜蓿（medicago?truncatula）作為豆科模式植物，具有基因組小、遺傳轉化方便、與多種經濟作物（如紫花苜蓿、豌豆、蠶豆）親緣關系近等優勢，是研究豆科植物共生固氮、復葉發育和抗逆基因發掘的理想材料。然而，盡管蒺藜苜蓿中已鑒定出23個prp基因，目前的研究主要集中在根瘤形成方面，關于這些基因在植物生長發育和非生物脅迫響應中的具體作用尚未有系統研究。特別是mtprp4基因的功能及其在調控苜蓿生長發育和抗逆性中的作用，仍屬未知。

5、第三、缺乏提高苜蓿產量和品質的基因資源：苜蓿作為重要的飼草作物，其產量和品質直接影響到畜牧業的發展。然而，目前尚缺乏能夠顯著提高苜蓿產量和品質的優良基因資源。prp基因作為潛在的抗逆基因，其在苜蓿中的功能研究可能為解決這一問題提供新的思路。然而，現有技術尚未能充分利用prp基因的潛力，特別是在非生物脅迫下的抗性調控方面，仍存在較大的研究空白。

技術實現思路

1、現有技術對prp基因的功能研究仍存在諸多不足，尤其是在蒺藜苜蓿中，prp基因在生長發育和非生物脅迫響應中的具體作用尚未得到充分揭示。因此，深入研究mtprp4基因的功能，不僅有助于填補這一領域的研究空白，還可能為開發提高苜蓿產量和品質的基因資源提供新的技術途徑。基于此，本發明提供一種從蒺藜苜蓿中分離的mtprp4基因及其編碼蛋白和應用，具體如下：

2、一種從蒺藜苜蓿中分離的mtprp4基因，其特征在于，所述mtprp4基因從蒺藜苜蓿中分離得到，所述mtprp4基因的核苷酸序列如seq?id?no:?1所示，所述mtprp4基因屬于脯氨酸蛋白（prp）基因；所述mtprp4基因用于調控蒺藜苜蓿的生長發育，增強蒺藜苜蓿對非生物脅迫的抗性。

3、進一步地，所述mtprp4基因的cds序列如seq?id?no:2所示。

4、進一步地，所述mtprp4基因編碼的蛋白質的氨基酸序列如seq?id?no:?3所示，所述氨基酸序列由seq?id?no:2所示的cds序列翻譯得到。

5、進一步地，所述mtprp4基因的seq?id?no:2所示的cds序列與擬南芥中的at2g21140的cds序列一致性為32.77%，與擬南芥中的at4g38770的cds序列一致性為47.14%。

6、進一步地，所述mtprp4基因的seq?id?no:?3所示的氨基酸序列與擬南芥中的at2g21140的氨基酸序列的一致性為31.00%，與擬南芥中的at4g38770的氨基酸序列的一致性為44.75%。

7、第二方面，本發明提供一種mtprp4基因的編碼蛋白，所述編碼蛋白由mtprp4基因編碼，所述編碼蛋白的氨基酸序列如seq?id?no:?3所示。

8、進一步地，所述編碼蛋白富含脯氨酸和/或羥脯氨酸，具有細胞壁結構蛋白的特性。

9、第三方面，本發明提供一種從蒺藜苜蓿中分離的mtprp4基因的應用，用于調控蒺藜苜蓿的生長發育，增強蒺藜苜蓿對非生物脅迫的抗性。

10、進一步地，所述非生物脅迫為鹽脅迫。

11、與現有技術相比，本發明的有益效果在于：

12、1、本發明首次從蒺藜苜蓿中分離出mtprp4基因，并通過實驗驗證了其在調控蒺藜苜蓿生長發育和增強非生物脅迫抗性方面的功能，填補了蒺藜苜蓿中prp基因研究的空白，為理解prp基因在豆科植物中的功能提供了新的視角。

13、2、本發明通過研究mtprp4基因的功能，發現其突變體在生長發育上表現出優勢，如葉片增大、株高和分枝數增加等，這些表型變化表明，mtprp4基因可作為提高苜蓿產量和品質的基因資源，為苜蓿的遺傳改良提供了新的靶點。

14、3、在實驗過程中發現，在鹽脅迫處理下，雖然mtprp4突變體對脅迫更為敏感，證明mtprp4基因在苜蓿應對非生物脅迫中的重要作用，可以利用mtprp4基因或其相關基因來提高苜蓿對非生物脅迫的抗性，從而增強其在逆境條件下的生存能力和產量穩定性。

技術特征：

1.一種從蒺藜苜蓿中分離的mtprp4基因，其特征在于，所述mtprp4基因從蒺藜苜蓿中分離得到，所述mtprp4基因的核苷酸序列如seq?id?no:?1所示，所述mtprp4基因屬于prp基因；所述mtprp4基因用于調控蒺藜苜蓿的生長發育，增強蒺藜苜蓿對非生物脅迫的抗性。

2.如權利要求1所述的一種從蒺藜苜蓿中分離的mtprp4基因，其特征在于，所述mtprp4基因的cds序列如seq?id?no:2所示。

3.如權利要求2所述的一種從蒺藜苜蓿中分離的mtprp4基因，其特征在于，所述mtprp4基因編碼的蛋白質的氨基酸序列如seq?id?no:?3所示，所述mtprp4基因編碼的蛋白質的氨基酸序列由seq?id?no:2所示的cds序列翻譯得到。

4.如權利要求2所述的一種從蒺藜苜蓿中分離的mtprp4基因，其特征在于，所述mtprp4基因的seq?id?no:2所示的cds序列與擬南芥中的at2g21140的cds序列一致性為32.77%，與擬南芥中的at4g38770的cds序列一致性為47.14%。

5.如權利要求3所述的一種從蒺藜苜蓿中分離的mtprp4基因，其特征在于，所述mtprp4基因的seq?id?no:?3所示的氨基酸序列與擬南芥中的at2g21140的氨基酸序列的一致性為31.00%，與擬南芥中的at4g38770的氨基酸序列的一致性為44.75%。

6.一種mtprp4基因的編碼蛋白，其特征在于，所述編碼蛋白由權利要求1所述的mtprp4基因編碼，所述編碼蛋白的氨基酸序列如seq?id?no:?3所示。

7.如權利要求6所述的一種mtprp4基因的編碼蛋白，其特征在于，所述編碼蛋白富含脯氨酸和/或羥脯氨酸，具有細胞壁結構蛋白的特性。

8.如權利要求1-5任一項所述的一種從蒺藜苜蓿中分離的mtprp4基因的應用，其特征在于，用于調控蒺藜苜蓿的生長發育，增強蒺藜苜蓿對非生物脅迫的抗性。

9.如權利要求8所述的一種從蒺藜苜蓿中分離的mtprp4基因的應用，其特征在于，所述非生物脅迫為鹽脅迫。

技術總結
本發明提供從蒺藜苜蓿中分離的MtPRP4基因及其編碼蛋白和應用，屬于基因工程領域，所述MtPRP4基因從蒺藜苜蓿中分離得到，所述MtPRP4基因的核苷酸序列如SEQ?ID?NO:1所示，所述MtPRP4基因屬于PRP基因；所述MtPRP4基因的CDS序列如SEQ?ID?NO:2所示；MtPRP4基因編碼的蛋白質的氨基酸序列如SEQ?ID?NO:3所示；本發明首次從蒺藜苜蓿中分離出MtPRP4基因，并通過實驗驗證了其在調控蒺藜苜蓿生長發育和增強非生物脅迫抗性方面的功能，填補了蒺藜苜蓿中PRP基因研究的空白，為理解PRP基因在豆科植物中的功能提供了新的視角。

技術研發人員：趙立娜,孫占敏,白柳,吳燕民,石鳳翎,張雨桐,梁哲,張志強,唐益雄
受保護的技術使用者：內蒙古農業大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28