本發(fā)明屬于基因工程育種，具體涉及大豆磷脂酰肌醇磷酸酶及其編碼基因與應用。

背景技術：

1、脂類是植物細胞膜膜脂中的基礎成分，它是維持細胞膜穩(wěn)定性及有序調控其它代謝過程的結構基礎。除此之外，脂類還可以作為信號分子參與植物的多種生理生化過程，其中參與鹽等非生物脅迫應答途徑的脂信號分子，包括：3-磷酸甘油(glycerol-3-phosphate,g3p)、甘油二酯(diacylglycerol,dag)、磷脂酸(phosphatidic?acid,pa)、磷脂酰肌醇(phosphatidylinositol,pi)等。pi作為真核細胞中主要的磷脂，雖然它只占總細胞脂質的一小部分，但是在細胞信號轉導中卻占有極其重要的地位，它涉及植物細胞滲透壓調節(jié)、防御反應、離子通道的調節(jié)以及激素作用等。pi的肌醇環(huán)上有5個游離羥基，其中3-、4-、5-位能被不同的磷脂激酶磷酸化，產生各種具有相應信號傳遞功能的衍生分子，被稱為磷脂酰肌醇磷酸(phosphatidylinositol?phosphates/phosphoinositides,pis)，包括pi3p、pi4p、pi5p、pi(3,4)p2、pi(3,5)p2、pi(4,5)p2和pi(3,4,5)p3。在植物細胞中，除pi(3,4,5)p3外的所有pis都已被鑒定，其中pi(4,5)p2是第二信使ip3(inositol?triphosphate)和dag的前體，它們對激活蛋白激酶c和細胞內ca2+的釋放起到重要作用。pis的可逆磷酸化主要通過磷脂激酶和磷酸酶調節(jié)。因此，與pi代謝相關的磷脂分子及其衍生物和代謝酶類，共同構成了pi信號傳導途徑。目前pi信號傳導途徑的相關研究主要集中在磷脂酶、磷脂激酶相關基因的克隆及其生理功能的分析，而對于參與pis去磷酸化、調控pi及pis信號水平的磷脂酰肌醇磷酸酶鮮有報道，其功能在植物細胞中知之甚少。

2、novick等(1989)在釀酒酵母中首次發(fā)現含有典型sac結構域的磷脂酰肌醇磷酸酶，命名為sac1p。該蛋白由n端的一個sac結構域和c端的兩個跨膜螺旋構成。在哺乳動物和釀酒酵母中均已證實，sac1可以去磷酸化一系列pis生成pi，包括p?i(3)p、pi(4)p及pi(3,5)p2。sac結構域包含7個保守基序，其中第6個基序中的一段保守序列rxncxdcldrtn是其催化核心。在催化核心區(qū)域突變氨基酸c392、d394、d397和r398，或者同時突變sac結構域上的a445和r483兩個氨基酸，都能夠有效地破壞sac水解pi(4)p的磷酸酶活性。對釀酒酵母和哺乳動物的研究表明sac1p及其同源物參與了多種生物過程，比如細胞分泌功能、肌動蛋白的組裝、囊泡運輸、膜融合以及jnk信號調控通路等。

3、在植物中，sac磷酸酶僅在模式植物擬南芥及水稻中報道過，擬南芥中共有9種蛋白含有sac結構域，但這些蛋白的功能目前尚未明確。通過對atsac1體外實驗研究表明，atsac1具有對pi(3,5)p2的去磷酸活性。atsac1基因缺失株的肌動蛋白組織也表現出異常，但對微管蛋白不具有顯著影響，同時atsac1對維持細胞正常形態(tài)、細胞壁的組織也具有重要作用。guo等(2019)首次報道了水稻sac磷酸酶特異性去磷酸化pi4p和pi(4,5)p2，并揭示sac磷酸酶通過調控pi(4,5)p2水平影響水稻生長發(fā)育的分子機制，為pi調控植物細胞形態(tài)建成提供了新的分子證據，也為作物產量的遺傳改良提供了新的思路。

技術實現思路

1、本發(fā)明要解決的技術問題是：如何調控植物的抗逆性，例如如何調控大豆的耐鹽性或/和耐堿性。

2、為解決上述技術問題，第一個方面，本發(fā)明提供蛋白質或調控基因表達的物質或調控所述蛋白質活性或含量的物質在下述任一項中的應用，所述基因編碼所述蛋白質，所述蛋白質為gmsac1蛋白；

3、a1)、在調控植物抗逆性中的應用；

4、a2)、在制備調控植物抗逆性的產品中的應用；

5、a3)、在調控植物耐鹽性中的應用；

6、a4)、在制備調控植物耐鹽性的產品中的應用；

7、a5)、在調控植物耐堿性中的應用；

8、a6)、在制備調控植物耐堿性的產品中的應用；

9、a7)、調控植物發(fā)育中的應用；

10、a8)、在制備調控植物發(fā)育的產品中的應用；

11、a9)、在植物育種或植物輔助育種中應用；

12、所述gmsac1是如下a1)-a3)任一種蛋白質：

13、a1)氨基酸序列是seq?id?no.1所示的蛋白質或氨基酸序列是seq?id?no.1第1-279位所示的蛋白質；

14、a2)將a1)所示的氨基酸序列經過氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加得到的與a1)所示的氨基酸序列具有80％以上同一性，且與植物磷脂酰肌醇磷酸酶相關的蛋白質；

15、a3)在a1)或a2)的n端或/和c端連接標簽得到的融合蛋白質。

16、進一步地，所述的應用中，a6)所述植物發(fā)育可為根系發(fā)育。

17、進一步地，所述調控植物發(fā)育可為促進根的生長。

18、進一步地，所述促進根的生長可為提高根的長度和/或提高根的生物量。

19、進一步地，所述的應用中，調控所述蛋白質活性或含量的物質可為上調或提高或促進所述蛋白質的編碼基因的物質和/或上調或提高或促進所述蛋白質的編碼基因表達的物質。所述調控植物抗逆性或/和耐鹽性或/和耐堿性可為提高植物抗逆性或/和耐鹽性或/和耐堿性。

20、所述植物育種的目的可為培育抗逆性提高的目的植物，例如培育耐鹽性提高的植物或/和培育及耐堿性提高的植物。

21、進一步地，所述的應用中，所述gmsac1蛋白可來源于大豆。

22、seq?id?no.1由522個氨基酸殘基組成。

23、上述蛋白質可人工合成，也可先合成其編碼基因，再進行生物表達得到。

24、所述蛋白標簽(protein-tag)是指利用dna體外重組技術，與目的蛋白一起融合表達的一種多肽或者蛋白，以便于目的蛋白的表達、檢測、示蹤和/或純化。所述蛋白標簽可為flag蛋白標簽、his蛋白標簽、mbp蛋白標簽、ha蛋白標簽、myc蛋白標簽、gst蛋白標簽和/或sumo蛋白標簽等。

25、進一步地，所述的應用中，調控所述蛋白質編碼基因的表達的物質或調控所述蛋白質活性或含量的物質可為生物材料，所述生物材料可為下述任一種：

26、b1)、編碼上述蛋白質的核酸分子

27、b2)、含有b1)所述核酸分子的表達盒；

28、b3)、含有b1)所述核酸分子的重組載體、或含有b2)所述表達盒的重組載體；

29、b4)、含有b1)所述核酸分子的重組微生物、或含有b2)所述表達盒的重組微生物、或含有b3)所述重組載體的重組微生物；

30、b5)、含有b1)所述核酸分子的轉基因植物細胞系或含有b2)所述表達盒的轉基因植物細胞系或含有b3)所述重組載體的轉基因植物細胞系；

31、b6)、含有b1)所述核酸分子的轉基因植物組織或含有b2)所述表達盒的轉基因植物組織或含有b3)所述重組載體的轉基因植物組織；

32、b7)、含有b1)所述核酸分子的轉基因植物器官或含有b2)所述表達盒的轉基因植物器官或含有b3)所述重組載體的轉基因植物器官。

33、進一步地，所述的應用中，b2)所述的表達盒是指能夠在宿主細胞中表達gmsac1蛋白的dna，該dna不但可包括啟動gmsac1蛋白編碼基因轉錄的啟動子，還可包括終止gmsac1蛋白編碼基因轉錄的終止子。

34、進一步地，所述的應用中，b2)所述表達盒還可包括增強子序列。

35、進一步地，所述的應用中，b3)所述重組載體可含有seq?id?no.2所示的用于編碼gmsac1蛋白的dna分子。

36、進一步地，所述的應用中，b4)所述重組微生物具體可為酵母、細菌、藻和真菌。

37、進一步地，所述的應用中，b6)所述植物組織可來源于根、莖、葉、花、果實、種子、花粉、胚和花藥。

38、進一步地，所述的應用中，b7)所述轉基因植物器官可為轉基因植物的根、莖、葉、花、果實和種子。

39、進一步地，所述的應用中，b5)所述轉基因植物細胞系、轉基因植物組織和轉基因植物器官可包括繁殖材料，也可不包括繁殖材料。

40、進一步地，所述的應用中，b1)所述核酸分子為如下g1)-g3)中任一項所示的dna分子：

41、g1)、編碼鏈的編碼序列為seq?id?no.2的dna分子；

42、g2)、編碼鏈的核苷酸序列為seq?id?no.3的dna分子；

43、g3)、與g1)或g2)所述dna分子具有80％以上的同一性，且編碼磷脂酰肌醇磷酸酶的dna分子。

44、進一步地，所述的應用中，同一性是指氨基酸序列或核苷酸序列的同一性?？墒褂脟H互聯(lián)網上的同源性檢索站點測定氨基酸序列的同一性，如ncbi主頁網站的blast網頁。例如，可在高級blast2.1中，通過使用blastp作為程序，將expect值設置為10，將所有filter設置為off，使用blosum62作為matrix，將gap?existence?cost，per?residue?gapcost和lambda?ratio分別設置為11，1和0.85(缺省值)并進行檢索一對氨基酸序列的同一性進行計算，然后即可獲得同一性的值(％)。

45、上述應用中，所述80％以上的同一性可為至少80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％的同一性。

46、進一步地，所述的應用中，所述植物選自下述任一種：

47、c1)、雙子葉植物；

48、c2)、豆科植物；

49、c3)、大豆屬植物

50、c4)、大豆。

51、第二個方面，本發(fā)明提供上述應用中的所述蛋白質或/和上述應用中的所述生物材料。

52、第三個方面，本發(fā)明提供一種調控植物抗逆性或/和耐鹽性的方法，所述方法包括通過調控受體植物中所述gmsac1蛋白編碼基因的表達或調控所述gmsac1蛋白的活性或含量，來調控所述受體植物抗逆性或/和耐鹽性。

53、進一步地，所述方法包括通過上調或提高或促進受體植物中所述gmsac1蛋白編碼基因的表達或所述gmsac1蛋白的活性或含量，來促進或提高所述受體植物抗逆性或/和耐鹽性。

54、進一步地，所述方法中，所述植物選自下述任一種：

55、c1)、雙子葉植物；

56、c2)、豆科植物；

57、c3)、大豆屬植物

58、c4)、大豆。

59、第四個方面，本發(fā)明提供一種制備抗逆性或/和耐鹽性大豆的方法，所述方法包括通過上調或提高或促進受體大豆中所述gmsac1蛋白編碼基因的表達或所述gmsac1蛋白的活性或含量，得到抗逆性或/和耐鹽性高于所述受體植物的目的大豆。

60、進一步地，所述方法包括向受體大豆中導入上述gmsac1蛋白的編碼基因來提高或促進所述受體大豆中所述gmsac1蛋白編碼基因的表達或提高或促進所述受體大豆中所述gmsac1蛋白的活性或含量，得到抗逆性或/和耐鹽性高于所述受體植物的目的大豆。

61、本發(fā)明取得的有技術效果如下：

62、本發(fā)明以gmsac1基因為研究對象，將其轉入大豆dn50中，獲得了t1代轉化子，取其中oe-6和oe-10兩個轉化子進行耐鹽功能鑒定并對其進行酶活測定，以大豆dn50(ck)作為對照，研究gmsac1轉基因大豆在鹽脅迫下的根長變化。結果發(fā)現鹽脅迫處理條件下，gmsac1轉基因大豆在鹽的酶活性顯著高于對照且轉基因株系的根長長勢顯著優(yōu)于對照。這些結果表明gmsac1能顯著提高轉基因植物的耐鹽能力，gmsac1作為耐鹽基因可以被應用于培育大豆抗逆品種。