[发明专利]菜豆耐低磷胁迫重要基因PvSPX1的应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程和生物技术领域，具体涉及菜豆耐低磷胁迫重要基因PvSPX1的应用。 

背景技术

磷是植物生长必需的营养元素之一，参与了植物体内众多的生理生化反应和新陈代谢，是维持植物生命活动的关键物质。但是，土壤中的磷肥极容易被土壤固定，从而难以被植物吸收和利用，造成磷肥利用效率低，低磷效已经成为限制作物生长和产量提高的主要因素(Vance et al., 2003; Richardson et al., 2009)。研究表明，植物在长期进化中形成了一套应对低磷胁迫的机制，如：改变根的形态构型(Liao et al., 2001; Liao et al., 2004)；增加氢离子和有机酸的释放(Wang et al., 2010; Tian et al., 2012)；增加酸性磷酸酶的分泌和提高根际酸性磷酸酶活力(Liang et al., 2010)等。研究表明，这些生理机制由磷信号网络调控，一系列低磷响应基因参与其中。 

以往的研究表明，在磷信号网络中，含SPX结构域的蛋白被认为是重要的调控因子。SPX蛋白家族包含SPX结构域，其成员在磷信号传导网络中的功能陆续被报道。在拟南芥中，AtSPX1和AtSPX3在磷信号传导网络中处于下游，分别正调控和负调控一些低磷诱导基因(Duan et al., 2008)。此外， AtSPX3的敲除突变体主根缩短，地上部磷浓度增加，根部磷浓度降低，表明AtSPX3参与调控了根的形态和磷的动态平衡(Duan et al., 2008)。最近的研究表明，水稻OsSPX1是磷信号网络中的负调控因子，抑制了OsPHR2对OsPT2的正调控作用(Liu et al., 2010)。同时，OsSPX1 也参与了磷动态平衡的调节。实验证明，在磷充足情况下，过量表达OsSPX1的植株生长矮小，并且在叶部出现磷中毒斑点(Wang et al., 2009a; Wang et al., 2009b)。 

菜豆(Phaseolus vulgaris. L.)是重要的豆科作物之一，同时也是重要的食用豆类之一，占全球食用豆产量的50%(张晓艳等，2007)。菜豆原产于美洲，是当地的重要粮食作物；菜豆营养价值也很高，不仅富含蛋白质，还含有多种维生素和微量元素(王鹏等，2009)。另外，菜豆还是一种高钾、高镁和低钠食品，是调节膳食结构的优质食品(张晓艳等，2007; 王鹏等，2009)。随着生物技术的发展，关于模式植物拟南芥和水稻中的磷信号传导网络的研究已经逐渐清晰，但豆科作物的磷信号网络却鲜有报道。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有豆科作物磷信号网络研究和应用技术的不足，提供一种菜豆耐低磷胁迫重要基因PvSPX1的应用。 

本发明的目的通过以下技术方案予以实现： 

本发明通过实验研究发现：菜豆耐低磷胁迫重要基因PvSPX1不仅影响了菜豆根系的生长和菜豆根系周围的磷浓度，而且超量表达该基因，还能增强一系列低磷响应基因，如PvPHT1, PvPHT2, Pv4, PvPAP1, PvPAP2, PvPAP3, PvPAP4, PvPAP5, PvPS2:1和PvLPR1-like基因的表达，并且该基因的表达受转录因子PvPHR1的正调控。

因此，本发明提供了菜豆耐低磷胁迫重要基因PvSPX1在制备促进植物适应酸性土壤制剂中的应用。优选地，所述植物为双子叶豆科植物；更优选地，所述双子叶豆科植物为菜豆。 

本发明还提供了菜豆耐低磷胁迫重要基因PvSPX1在制备增加植物根部磷浓度的制剂中的应用。优选地，所述植物为双子叶豆科植物；更优选地，所述双子叶豆科植物为菜豆。 

本发明还提供了菜豆耐低磷胁迫重要基因PvSPX1在制备加强PvPHT1, PvPHT2, Pv4, PvPAP1, PvPAP2, PvPAP3, PvPAP4, PvPAP5, PvPS2:1和/或PvLPR1-like基因表达的制剂中的应用。