本發(fā)明涉及基因工程，尤其是一種與植物結(jié)瘤能力相關(guān)的蛋白fh及其編碼基因與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、大豆（glycine?max）是重要的糧食和油料作物，也是優(yōu)質(zhì)蛋白的主要來源。我國(guó)是大豆消費(fèi)大國(guó)，但我國(guó)大豆的獲取主要依賴于進(jìn)口，因此提高大豆的產(chǎn)量顯得尤為重要(zhang?et?al.,?2022)。氮、磷、鉀是農(nóng)作物生長(zhǎng)所需的三種重要的營(yíng)養(yǎng)元素，而氮又是作物首要的、需求量最大的營(yíng)養(yǎng)元素?(ma?and?chen,?2021)。

2、豆科植物和根瘤菌在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中建立了良好的共生關(guān)系，豆科植物通過形成獨(dú)特的根瘤結(jié)構(gòu)進(jìn)行共生固氮。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，高效率的共生固氮體系可以為大豆提供生長(zhǎng)發(fā)育所需總氮素的50%-60%。

3、根瘤菌-豆科植物共生固氮體系是自然界中十分高效的氮素利用系統(tǒng)，解析該體系的運(yùn)作模式一直都是科學(xué)研究中的熱點(diǎn)與難點(diǎn)，通過鑒定大豆結(jié)瘤及共生固氮中的功能基因，對(duì)增強(qiáng)豆科植物特別是重要糧油經(jīng)濟(jì)作物大豆的共生固氮能力具有重要意義。同時(shí)也為生產(chǎn)中減少氮肥施用量增加大豆產(chǎn)量提供了更大的可能。

4、成蛋白基因?(formin)?是一類重要的肌動(dòng)蛋白成核因子，已有研究表明formin?8(fh8)?在非豆科植物具有多種重要的生理功能。但是，目前尚未見有關(guān)大豆中的基因fh參與調(diào)控大豆根瘤數(shù)量的研究和報(bào)道。研究基因fh調(diào)控大豆根瘤形成和共生固氮的分子機(jī)制，將為提高大豆固氮能力提供新的基因資源，對(duì)保障國(guó)家糧食安全和促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種與植物結(jié)瘤能力相關(guān)的蛋白fh及其編碼基因與應(yīng)用。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

3、fh蛋白在如下1)-3)中的應(yīng)用：

4、1)調(diào)控植物結(jié)瘤能力；

5、2)培育具有高結(jié)瘤能力的轉(zhuǎn)基因植物；

6、3)培育低結(jié)瘤能力的轉(zhuǎn)基因植物；

7、所述fh蛋白為a1)或a2)或a3)或a4)：

8、a1)氨基酸序列是seq?id?no：2所示的蛋白質(zhì)；

9、a2)在seq?id?no：2所示的蛋白質(zhì)的n端或/和c端連接標(biāo)簽得到的融合蛋白質(zhì)；

10、a3)將seq?id?no：2所示的氨基酸序列經(jīng)過一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加得到的與植物結(jié)瘤能力相關(guān)的蛋白質(zhì)；

11、a4)將seq?id?no：2所示的氨基酸序列具有90％同一性、來源于大豆且與植物結(jié)瘤能力相關(guān)的蛋白質(zhì)。

12、與fh蛋白相關(guān)的生物材料在如下1)-3)中的應(yīng)用：

13、1)調(diào)控植物結(jié)瘤能力；

14、2)培育結(jié)瘤能力低的轉(zhuǎn)基因植物；

15、3)培育結(jié)瘤能力高的轉(zhuǎn)基因植物；

16、所述生物材料為下述a1)至a8)中的任一種：

17、a1)編碼fh蛋白的核酸分子；

18、a2)含有a1)所述核酸分子的表達(dá)盒；

19、a3)含有a1)所述核酸分子的重組載體；

20、a4)含有a2)所述表達(dá)盒的重組載體；

21、a5)含有a1)所述核酸分子的重組微生物；

22、a6)含有a2)所述表達(dá)盒的重組微生物；

23、a7)含有a3)所述重組載體的重組微生物；

24、a8)含有a4)所述重組載體的重組微生物。

25、進(jìn)一步優(yōu)選的，a1)所述核酸分子為如下b1)或b2)或b3)或b4)所示的基因：

26、b1)seq?id?no：1所示的cdna分子；

27、b2)與seq?id?no：1所示的cdna分子對(duì)應(yīng)的基因組dna分子；

28、b3)與b1)或b2)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且編碼權(quán)利要求1中所述的fh蛋白的cdna分子或基因組dna分子；

29、b4)在嚴(yán)格條件下與b1)或b2)或b3)限定的核苷酸序列雜交，且編碼權(quán)利要求1中所述的fh蛋白的cdna分子或基因組dna分子。

30、m1、抑制或降低植物中fh蛋白活性或者含量的物質(zhì)；

31、m2、抑制或沉默植物中fh蛋白編碼核酸表達(dá)的物質(zhì)或敲除植物中fh蛋白編碼核酸的物質(zhì)；

32、所述fh蛋白為a1)或a2)或a3)或a4)：

33、a1)氨基酸序列是seq?id?no：2所示的蛋白質(zhì)；

34、a2)在seq?id?no：2所示的蛋白質(zhì)的n端或/和c端連接標(biāo)簽得到的融合蛋白質(zhì)；

35、a3)將seq?id?no：2所示的氨基酸序列經(jīng)過一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加得到的與植物結(jié)瘤能力相關(guān)的蛋白質(zhì)；

36、a4)將序列所示的氨基酸序列具有90％同一性、來源于大豆且與植物結(jié)瘤能力相關(guān)的蛋白質(zhì)。

37、一種培育具有高結(jié)瘤能力的轉(zhuǎn)基因植物的方法，包括如下步驟：降低受體植物中上述fh蛋白的含量和/或活性，得到轉(zhuǎn)基因植物；所述轉(zhuǎn)基因植物的結(jié)瘤能力高于所述受體植物。

38、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述降低受體植物中權(quán)利要求1中所述fh蛋白的含量和/或活性的方法為：采用rnai技術(shù)對(duì)受體植物中權(quán)利要求1中所述的fh蛋白的編碼基因進(jìn)行敲除或抑制或沉默來實(shí)現(xiàn)。

39、進(jìn)一步優(yōu)選的，沉默所述受體植物中的fh蛋白的編碼基因的物質(zhì)為干擾所述受體植物中的fh蛋白的編碼基因表達(dá)的核酸分子；

40、進(jìn)一步優(yōu)選的，干擾所述受體植物中的fh蛋白的編碼基因表達(dá)的核酸分子為seqid?no：10。

41、干擾受體植物中上述fh蛋白的編碼基因表達(dá)的核酸分子或含有所述核酸分子的表達(dá)盒、載體、細(xì)胞系，所述核酸分子為seq?id?no：10。

42、一種培育具有低結(jié)瘤能力的轉(zhuǎn)基因植物的方法，包括如下步驟：提高受體植物中上述fh蛋白的含量和/或活性，得到轉(zhuǎn)基因植物；所述轉(zhuǎn)基因植物的結(jié)瘤能力低于所述受體植物。

43、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述提高受體植物中上述fh蛋白的含量和/或活性的方法為在受體植物中過表達(dá)fh蛋白；

44、和/或，所述過表達(dá)的方法為將fh蛋白的編碼基因?qū)胧荏w植物中。

45、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述植物為大豆。

46、采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明課題組的理論研究及試驗(yàn)研究證實(shí)，通過在大豆中降低目的基因fh表達(dá)量或者對(duì)目的基因fh進(jìn)行沉默，培育出具有高結(jié)瘤能力的大豆植物，在豆科植物增產(chǎn)及減少化學(xué)肥料施用方面具有廣闊的實(shí)際應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.fh蛋白在如下1)-3)中的應(yīng)用：

2.與fh蛋白相關(guān)的生物材料在如下1)-3)中的應(yīng)用：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于：a1)所述核酸分子為如下b1)或b2)或b3)或b4)所示的基因：

4.m1或m2所示的物質(zhì)在提高植物結(jié)瘤能力或培育具有高結(jié)瘤能力的轉(zhuǎn)基因植物中的應(yīng)用；

5.一種培育具有高結(jié)瘤能力的轉(zhuǎn)基因植物的方法，包括如下步驟：降低受體植物中權(quán)利要求1中所述fh蛋白的含量和/或活性，得到轉(zhuǎn)基因植物；所述轉(zhuǎn)基因植物的結(jié)瘤能力高于所述受體植物。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于：所述降低受體植物中權(quán)利要求1中所述fh蛋白的含量和/或活性的方法為：采用rnai技術(shù)對(duì)受體植物中權(quán)利要求1中所述的fh蛋白的編碼基因進(jìn)行敲除或抑制或沉默來實(shí)現(xiàn)；

7.干擾受體植物中權(quán)利要求1中所述的fh蛋白的編碼基因表達(dá)的核酸分子或含有所述核酸分子的表達(dá)盒、載體、細(xì)胞系，所述核酸分子為seq?id?no：10。

8.一種培育具有低結(jié)瘤能力的轉(zhuǎn)基因植物的方法，包括如下步驟：提高受體植物中權(quán)利要求1中所述fh蛋白的含量和/或活性，得到轉(zhuǎn)基因植物；所述轉(zhuǎn)基因植物的結(jié)瘤能力低于所述受體植物。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于：所述提高受體植物中權(quán)利要求1中所述fh蛋白的含量和/或活性的方法為在受體植物中過表達(dá)fh蛋白；

10.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的應(yīng)用或權(quán)利要求5或6所述的方法或權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于：所述植物為大豆。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種與植物結(jié)瘤能力相關(guān)的蛋白FH及其編碼基因與應(yīng)用，在大豆中降低目的基因FH表達(dá)量或者對(duì)目的基因FH進(jìn)行沉默，培育出具有高結(jié)瘤能力的大豆植物；所述基因FH的cDNA序列如SEQ?ID?NO：1所示。本發(fā)明通過在大豆中降低目的基因FH表達(dá)量或者對(duì)目的基因FH進(jìn)行沉默，培育出具有高結(jié)瘤能力的大豆植物，在豆科植物增產(chǎn)及減少化學(xué)肥料施用方面具有廣闊的實(shí)際應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：張凡凡,韓生成,張文靖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6