一种植物体草酸转运候选基因及其在解除铝毒方面的应用

本发明涉及生物，特别涉及一种植物体草酸转运候选基因及其在解除铝毒方面的应用。

背景技术：

1、铝(al)是地壳中最丰富的金属元素，当土壤呈中性或弱酸性时，铝一般以稳定的硅酸盐矿物和氧化物等形态存在；当土壤ph值小于5时，铝则会从固相释放进入土壤溶液，并以交换性铝的形式吸附于土壤表面的阳离子交换位上，形成自由态al3+，使土壤铝的活性增加，从而引发铝毒现象，对植物生长和土壤微生物活动造成不良影响。当前由于全球酸雨频率的增加和化学肥料的过量使用，导致土壤酸化严重，土壤铝毒已成为影响全球作物产量的重要因素。因此，研究植物铝毒及解铝的机制具有重要的现实意义，也是目前植物抗逆生物学研究的热点之一。

2、为了适应高铝环境植物发展出了两种解除铝毒的生理机制，即外部排斥机制和内部耐受机制。在外部排斥机制中，铝配位体的分泌被认为是植物最重要的解铝毒途径，而铝配位体主要包括有机酸和磷酸盐。磷酸盐主要在植物细胞壁中起解铝毒作用，而分泌至植物体外发挥作用的铝配位体大部分是有机酸。有机酸分泌至体外后会与铝形成稳定复合体，从而阻止铝进入共质体，达到解铝毒的目的。在内部耐受机制中，有机酸阴离子和酚类物质与铝络合形成低毒的有机铝复合物也是植物能够忍耐体内高浓度铝的先决条件，因此铝诱导的有机酸合成和分泌在植物耐铝机制中起着非常重要的作用。

3、与植物解铝相关最主要的有机酸有柠檬酸、苹果酸和草酸。首个苹果酸转运体基因taalmt1从小麦中被鉴定得到，其可诱导植物根尖分泌苹果酸解铝。柠檬酸转运体基因也已在拟南芥、大麦和高粱等植物中被鉴定得到，其通过诱导植物根系分泌柠檬酸螯合al3+参与解铝的机制已被证明。但目前除lv等(2021)通过铝胁迫下紫花苜蓿的转录组分析筛选出一个铝诱导表达的草酸分泌相关的调控基因msdhn1外，关于植物中的草酸转运体基因至今尚未被鉴定和报道。

技术实现思路

1、鉴以此，本发明提出一种植物体草酸转运候选基因及其在解除铝毒方面的应用。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种植物体草酸转运候选基因，所述植物体草酸转运候选基因为橡胶树中具有snare_assoc结构域的草酸转运体候选基因hbot1、hbot2，以及拟南芥中具有snare_assoc结构域的同源基因atot。

4、进一步说明，所述草酸转运体候选基因hbot1和hbot2的dna序列如seq id no.1-2所示的核苷酸序列；所述同源基因atot的dna序列如seq id no.3所示的核苷酸序列。

5、进一步说明，所述hbot1和hbot2基因的snare-assoc结构域序列如seq id no.4-5；所述同源基因atot的snare-assoc结构域序列如seq id no.6。

6、一种草酸转运候选基因编码的蛋白质，包括hbot1和hbot2蛋白，所述hbot1和hbot2蛋白分别具有4和5个跨膜结构域。

7、进一步说明，所述hbot1蛋白的氨基酸序列如seq id no.7所示；所述hbot2蛋白的氨基酸序列如seq id no.8所示。

8、进一步说明，还包括拟南芥同源基因atot编码的蛋白质，其氨基酸序列如seq idno.9所示。

9、一种草酸转运候选基因的应用，所述草酸转运体候选基因hbot1、hbot2在解除铝毒方面的应用。

10、一种草酸转运候选基因的应用，所述拟南芥同源基因atot在解除铝毒方面的应用。

11、一种橡胶草酸转运体候选基因hbot1、hbot2和同源基因atot在根系转运草酸中的应用。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过序列比对和同源克隆从橡胶树中鉴定并克隆草酸转运体候选基因hbot1和hbot2；经过保守结构域预测分析发现，hbot1和hbot2均为具有跨膜结构的稳定疏水蛋白，且存在snare_assoc结构域，属于snare超家族snare_assoc亚族蛋白；hbot1和hbot2与拟南芥snare_assoc高尔基体蛋白家族atot的同源性最高，hbot1、hbot2均响应铝胁迫上调表达；转hbot1、hbot2与atot基因酵菌株具有抗草酸活性，改变了酵母细胞的草酸代谢规律；且对高浓度铝胁迫具有一定的耐受性，可作为与橡胶树根系转运草酸、解除铝毒有关的候选基因，为植物上首次报道草酸转运体，为深入研究橡胶树树等植物分泌草酸解除铝毒的分子机制及耐铝基因工程育种提供理论参考。

技术特征：

1.一种植物体草酸转运候选基因，其特征在于：所述植物体草酸转运候选基因为橡胶树中具有snare_assoc结构域的草酸转运体候选基因hbot1、hbot2，以及拟南芥中具有snare_assoc结构域的同源基因atot。

2.如权利要求1所述的一种植物体草酸转运候选基因，其特征在于：所述草酸转运体候选基因hbot1和hbot2的dna序列如seq id no.1-2所示的核苷酸序列；所述同源基因atot的dna序列如seq id no.3所示的核苷酸序列。

3.如权利要求1所述的一种植物体草酸转运候选基因，其特征在于：所述hbot1和hbot2基因的snare-assoc结构域序列如seq id no.4-5；所述同源基因atot的snare-assoc结构域序列如seq id no.6。

4.一种如权利要求1所述的草酸转运候选基因编码的蛋白质，其特征在于：包括hbot1和hbot2蛋白，所述hbot1和hbot2蛋白分别具有4和5个跨膜结构域。

5.如权利要求4所述的草酸转运候选基因编码的蛋白质，其特征在于：所述hbot1蛋白的氨基酸序列如seq id no.7所示。

6.如权利要求4所述的草酸转运候选基因编码的蛋白质，其特征在于：所述hbot2蛋白的氨基酸序列如seq id no.8所示。

7.如权利要求4所述的一种草酸转运候选基因编码的蛋白质，其特征在于：还包括拟南芥同源基因atot编码的蛋白质，其氨基酸序列如seq id no.9所示。

8.一种如权利要求1中所述的草酸转运候选基因的应用，其特征在于：所述草酸转运体候选基因hbot1、hbot2在解除铝毒方面的应用。

9.如权利要求8所述的一种草酸转运候选基因的应用，其特征在于：所述拟南芥同源基因atot在解除铝毒方面的应用。

10.如权利要求1-3中任意一项所述橡胶草酸转运体候选基因hbot1、hbot2和同源基因atot在根系转运草酸中的应用。

技术总结
本发明提供一种植物体草酸转运候选基因及其在解除铝毒方面的应用，该植物体草酸转运候选基因为橡胶树中具有SNARE_assoc结构域的草酸转运体候选基因HbOT1、HbOT2，以及拟南芥中具有SNARE_assoc结构域的同源基因AtOT，其DNA序列如SEQ ID NO.1‑3所示，HbOT1、HbOT2和同源基因AtOT可改变植物草酸代谢规律，且对高浓度铝胁迫具有一定的耐受性，可在根系转运草酸、解除铝毒方面得以应用。

技术研发人员：安锋,杨宗明,彭文涛,刘子凡,谢贵水,马小伟
受保护的技术使用者：中国热带农业科学院橡胶研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13