GmAAP7在调控大豆产量和株型中的应用

本发明属于植物基因工程，具体涉及gmaap7在调控大豆产量和株型中的应用。

背景技术：

1、大豆是我国重要的粮油作物，能够提供优质的蛋白和植物油。氮素是组成生物体的基础元素之一，是核苷酸、蛋白质、叶绿素、激素和维生素的主要组成成分，植物的生长发育以及作物产量品质均受氮素影响。土壤中的无机氮和可溶性有机氮是植物吸收氮素的主要来源，目前关于有机氮吸收的研究主要集中在氨基酸上。氨基酸是植物新陈代谢的重要组成部分，不仅是蛋白质的成分，也是植物重要的次生代谢产物的前体和有机氮的载体。氨基酸向细胞的运输依赖于膜转运蛋白，特别是氨基酸转运蛋白(aats)，在植物生长发育中起重要作用。在植物中，aat家族分为9个亚家族，包括氨基酸渗透酶(amino acidpermeases，aap)、液泡氨基酸转运体(amino acidvacuolartransporters，avt)、阳离子氨基酸转运体(cationic amino acidtransporters，cat)、赖氨酸/组氨酸转运体(lysine-histidine transporters，lht)、双向氨基酸转运体(bidirectional acid transporters，bat)、γ-氨基丁酸转运体(gamma-aminobutyric acidtransporters，gat)、芳香族和中性氨基酸转运体(aromatic andneutral amino acidtransporters，ant)、生长素转运体(auxin transporters，aux)和脯氨酸转运体(proline transporters，prot)。

2、研究表明，在拟南芥中ataap1能够选择性将谷氨酸、组氨酸和中性氨基酸运输到根和发育中的胚，在水稻中osaap1基因的过表达可增强氮素吸收和再分配，促进氨基酸向地上部可溶性蛋白同化，调控分蘖数和籽粒产量，在玉米中zmaap6基因的过表达增加玉米籽粒中的蛋白质积累，在马铃薯中staap1基因在氨基酸从叶到根茎的长距离运输过程中发挥作用，在蚕豆中vfaap1基因增加种子中氮素含量，贮藏蛋白质合成速率提高，在豌豆中psaap6基因参与根瘤中氨基酸向其他库器官转运，在大豆中gmaap3-like2基因参与甘氨酸和丙氨酸的转运，调控种子发育，影响拟南芥种子中蛋白质的含量。由此可见，调控氨基酸转运蛋白基因的表达，对作物产量和品质的改良具有重要意义。然而，氨基酸转运蛋白影响大豆株型的研究目前报道较少。

技术实现思路

1、本发明的目的提供了gmaap7在调控大豆产量和株型中的应用，所述gmaap7基因对提高产量和大豆分枝有重要作用，可应用于植物株型改良从而提高大豆产量。

2、本发明提供了gmaap7在调控大豆株型和产量中的应用，所述gmaap7的氨基酸序列如seq id no.1所示。

3、优选的，所述gmaap7的基因的cds序列如seq id no.2所示。

4、本发明还提供了超量表达gmaap7基因在提高大豆籽粒蛋白含量和改善大豆分枝数的应用。

5、优选的，所述超量表达gmaap7基因的方法，包括将所述gmaap7基因通过重组质粒导入目的植物，所述重组质粒为含有大豆氨基酸转运蛋白基因gmaap7的植物超量表达载体。

6、优选的，所述重组质粒的基础载体包括大豆表达载体。

7、优选的，所述大豆表达载体包括pcambia3300。

8、优选的，所述重组质粒的构建方法，包括通过无缝克隆的方法将gmaap7基因正向导入到pcambia3300中，构建成重组植物表达载体dts6002-gmaap7。

9、本发明还提供了一种超量表达gmaap7基因的重组质粒，所述重组质粒的过量表达载体为dts6002。

10、本发明还提供了gmaap7或上述重组质粒在大豆育种中的应用，所述gmaap7的氨基酸序列如seq id no.1所示。

11、有益效果：本发明提供了gmaap7在调控大豆株型和产量中的应用，采用转基因技术构建gmaap7基因超量表达载体，将超量表达载体导入大豆品种中，得到gmaap7基因超量表达的转基因植株，其籽粒中蛋白含量与野生型相比显著增加，油分含量与野生型相比显著降低，分枝数与野生型相比显著增加。表明，通过提高gmaap7基因表达，可以增加籽粒中蛋白质含量，提高氮元素的吸收利用，同时增加大豆分枝数。

12、本发明克隆的gmaap7基因过表达后使大豆分枝数增多，氮吸收利用率增加，因此，通过基因工程提高gmaap7基因的表达能够提高大豆产量。这不仅有助于通过正常施氮条件下培育高产大豆新品种，还可以通过结合基因编辑技术和分子育种进行植物的品种改良。本发明成功克隆gmaap7基因及对其功能的鉴定，进一步证实了氨基酸转运蛋白家族在氮元素吸收利用，为进一步研究aap蛋白家族在氨基酸代谢过程中的功能奠定基础，为培育高氮元素利用率的大豆新种质提供基因资源。本发明获得的gmaap7基因能够增加大豆耦籽粒中蛋白含量，提高大豆的分枝数，对明确植物增产的分子作用机理有很大的推动作用。

技术特征：

1.gmaap7在调控大豆株型和产量中的应用，所述gmaap7的氨基酸序列如seq id no.1所示。

2.根据权利要求1所述应用，其特征在于，所述gmaap7的基因的cds序列如seq id no.2所示。

3.超量表达gmaap7基因在提高大豆籽粒蛋白含量和改善大豆分枝数的应用。

4.根据权利要求3所述应用，其特征在于，所述超量表达gmaap7基因的方法，包括将所述gmaap7基因通过重组质粒导入目的植物，所述重组质粒为含有大豆氨基酸转运蛋白基因gmaap7的植物超量表达载体。

5.根据权利要求4所述应用，其特征在于，所述重组质粒的基础载体包括大豆表达载体。

6.根据权利要求5所述应用，其特征在于，所述大豆表达载体包括pcambia3300。

7.根据权利要求6所述应用，其特征在于，所述重组质粒的构建方法，包括通过无缝克隆的方法将gmaap7基因正向导入到pcambia3300中，构建成重组植物表达载体dts6002-gmaap7。

8.一种超量表达gmaap7基因的重组质粒，其特征在于，所述重组质粒的过量表达载体包括dts6002。

9.gmaap7或权利要求8所述重组质粒在大豆育种中的应用，其特征在于，所述gmaap7的氨基酸序列如seq id no.1所示。

技术总结本发明提供了GmAAP7在调控大豆产量和株型中的应用，属于植物基因工程技术领域。本发明所述GmAAP7在调控大豆株型和产量中的应用，所述GmAAP7的氨基酸序列如SEQ ID No.1所示。本发明通过构建大豆GmAAP7基因超量表达植株，发现提高GmAAP7基因表达，在大豆苗期可以显著影响氮元素的吸收，导致大豆籽粒中蛋白质含量增加，且大豆分枝数增加。因此本发明所述的氨基酸转运蛋白GmAAP7基因可用于大豆选育中以提高大豆产量和改良大豆株型的大豆新种质，提供基因资源。技术研发人员：张丹,杨怡斐,张珊珊,胡丹丹,王淑君,褚姗姗受保护的技术使用者：河南农业大学技术研发日：技术公布日：2024/9/12