[发明专利]GmLPRF1调控植物根发育及其应用

说明书

本发明公开了一个促进植物根系生长的基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO：1、SEQ ID NO：2或SEQ ID NO：3所示。其编码了一个促进植物根系生长的蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO：4所示。本发明的GmLPRF1基因能够显著促进植物根系生长。本发明为包括大豆在内的各种植物，参与低磷胁迫应答机制和根的形态发育提供理论基础；同时为植物通过改变根系形态及构型，来适应低磷胁迫，提供了一个实用典范；本发明通过过表达GmLPRF1基因促进植物根系生长，进一步对植物适应低磷胁迫和揭示磷对植物根的生长发育具有重要的理论和实践意义。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，更具体地，涉及GmLPRF1调控植物根发育及其应用。

背景技术

陆生植物，与动物的最大区别在于不能随着环境的改变而移动，因而植物对于瞬息万变的外界环境的适应有为重要。陆生植物的根系形态和构型除了负责植物锚定，同时还兼顾从土壤中吸收水分、营养物质来供应植物生长，而充分实现这些功能高度依赖于根构型。因而植物根系形态和构型对植物生长及适应各种逆境胁迫具有非常重要的作用。

植物为适应各种逆境胁迫，一种策略就是改变根系形态和构型，在土壤缺磷的条件下，拟南芥为适应低磷胁迫，主根变短，侧根数、根毛数变多，从而增加与磷的接触面积，提高对磷的吸收。此外有报道，磷高效菜豆基因型，在很大程度是由于低磷胁迫下形成大量的根毛；磷高效油菜品种在低磷下，根系、根表面积和根体积有较大的增加；白羽扇豆在低磷条件下能产生大量的排根；综上，在根系形态和构型上，磷信号参与其中。

大豆(Glycine max)是世界上重要的粮油作物，但全球大面积的酸性土壤普遍缺磷，限制了其生长发育并降低产量。作为豆科作物，它能与根瘤菌共生形成根瘤，固定空气中氮气，为植物提供氮源，改善土壤质量。大豆生长发育与固氮过程均需要大量磷营养。但与其他作物一样，同样遭受着土壤低磷胁迫，限制了大豆的生长发育与共生固氮，使产量降低。虽然对大豆有一定的研究，但我们对大豆适应低磷胁迫，改变根系形态及构型上尚不清楚，一直没有寻找到其关键基因。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，建立通过转基因方法促进植物侧根发育，提高植物磷吸收能力的技术和方法。

本发明的第一个目的是提供一个促进植物根系生长的基因。

本发明的第二个目的是提供一个促进植物根系生长的蛋白。

本发明的第三个目的是提供所述基因、所述基因的激活剂，所述蛋白，和/或所述蛋白的激活剂在促进植物根系生长中的应用。

本发明的第四个目的是提供所述基因、所述基因的激活剂，所述蛋白，和/或所述蛋白的激活剂在促进剂植物适应低磷胁迫中的应用。

本发明的第五个目的是提供一种促进植物根系生长的方法。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案予以实现的：

发明人发现一个受低磷诱导表达的RING-FINGER基因，命名为GmLPRF1，利用转基因技术创制过量表达GmLPRF1基因的拟南芥材料，发现过量表达GmLPRF1基因的拟南芥材料与哥伦比亚野生型拟南芥(Col-0)相比，在正常的营养条件下，侧根数显著增加，并且侧根密度显著增加；在低磷条件下，侧根数增加显著增加，并且主根长显著增加。

因此，本发明要求保护以下内容：

一个促进植物根系生长的基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO：1、SEQ ID NO：2或SEQID NO：3所示。

SEQ ID NO：1所示核苷酸序列为GmLPRF1基因全长，SEQ ID NO：2所示核苷酸序列GmLPRF1基因转录本，SEQ ID NO：3示核苷酸序列GmLPRF1基因CDS。