本發明公開了一種大豆細胞壁酸性磷酸酶蛋白基因GmPAP1?like及其應用。所述酸性磷酸酶蛋白基因GmPAP1?like的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，酸性磷酸酶蛋白GmPAP1?like的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本發明的酸性磷酸酶蛋白GmPAP1?like具有參與細胞外有機磷的活化和利用的功能，最終提高植株提高耐低磷的能力，具有較強的酸性磷酸酶酶活；在作物根中過量表達酸性磷酸酶蛋白基因，能顯著增強轉基因根的有機磷活化和利用能力，因此可通過基因轉化增強大豆根對酸性土壤低磷脅迫的適應能力，在構建耐低磷脅迫轉基因大豆方面具有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于植物生物技術領域。更具體地，涉及一種酸性磷酸酶蛋白基因GmPAP1-like及其應用。

背景技術

磷是植物的必需營養元素，它不僅是細胞結構的主要成分，而且還直接或間接地參與植物多種代謝過程，如膜和核苷酸的合成，光合作用，能量傳遞和信號轉導等(Raghothama,1999；Vance et al.,2003；Plaxton and Lambers,2015)。然而，在酸性耕作土壤上，其中的有效磷含量往往難以滿足作物生長的需求(Kochian et al.,2004；vonUexküll and Mutert 1995；Vance et al.,2003)。磷素利用率低已成為現代農林業產量的限制因子，傳統農業都是通過多施磷肥來解決植物對磷素的需求，但累積在土壤中的磷不僅造成了土壤中磷素富集，還增加了對水體污染的風險。因此，如何讓植物有效的利用土壤中的磷素,減少磷肥的施入，提高作物的產量是當前全球面臨的主要問題，耐低磷基因型品種的篩選和培育成為替代傳統方法提高磷素利用率，防治環境污染的首選方法。

經過長期自然進化和人工選擇，植物形成了一系列形態、生理和分子的協同適應低磷脅迫的機制，如改變根系結構和形態，增加根系有機酸和磷酸酶的分泌，提高磷轉運子的表達，以及與叢枝菌根真菌形成共生關系等(Chiou and Lin,2011；Wu et al.,2013；Liang et al.,2014；Plaxton and Lambers,2015)。植物根系細胞的細胞壁直接接觸根際環境，是根系細胞感知和傳遞細胞外及細胞間信號的重要部位(Jamet et al.,2008；Zhuet al.,2012；Hoehenwarter et al.,2016；Zhu et al.,2016)。細胞壁的生物學功能依賴于細胞壁蛋白。雖然細胞壁蛋白的數量相對較少，但在維持植物細胞外基質中的生物學功能至關重要(Somerville et al.,2004；Bayer et al.,2006；Zhu et al.,2006)。利用蛋白質組學技術，多種植物包括擬南芥，苜蓿(Medicare sativa)，鷹嘴豆(Cicer)，玉米(Zeamays)，水稻(Oryza.sativa)和甘蔗(Saccharum officinarum)等都鑒定到了細胞壁蛋白(Bayer et al.,2006；Minic et al.,2007；Soares et al.,2007；Bhushan et al.,2006；Zhu et al.,2006,2007；Jung et al.,2008；Calderan-Rodrigues et al.，2014)。近年來，部分研究也揭示了細胞壁蛋白在植物適應低磷脅迫中的重要作用。例如，在大豆(Glycinemax L.)中鑒定了9個β-expansin成員。其中，GmEXPB2受低磷脅迫上調，并且該基因在根的生長發育中起重要作用，這表明細胞壁結構的改變對植物適應磷缺乏是至關重要的(Guoet al.,2011；Li et al.,2014)。另外，兩個細胞壁定位的紫色酸性磷酸酶NtPAP12和AtPAP25被認為可能參與了細胞壁合成(Kaida et al.,2008,2009,2010；Del Vecchio etal.,2014)。除了參與細胞壁生物合成外，胞外的紫色酸性磷酸酶也參與了細胞外有機磷磷的循環再利用(Tran et al.,2010a,b；Tian and Liao,2015)。例如擬南芥的三個胞外酸性磷酸酶：AtPAP10，AtPAP12和AtPAP26；菜豆的PvPAP3，水稻OsPAP10和柱花草SgPAPs對ATP，ADP和dNTP等有機磷具有較高活性，因此認為這些胞外酸性磷酸酶參與細胞外有機磷的活化利用(Hurley et al.,2010；Tran et al.,2010b；Wang et al.,2011；Liang et al.,2010,2012；Robinson et al.,2012；Wang et al.,2014a；Liu et al.，2016；Lu et al.,2016)。