【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物技术和植物学领域；更具体地，本专利技术涉及调控植物菌根共生效率的基因及其在高效吸收营养方面的应用。
技术介绍
1、植物在生长过程中会与外部环境中的多种微生物发生相互作用，这些微生物有的是对植物有害的，例如病原菌。病原菌侵染植物后，会掠夺植物的资源，对植物的生长发育构成威胁。也有一部分微生物能够与植物建立互惠互利的共生关系，豆科植物与根瘤菌之间所建立的根瘤共生和绝大多数陆生植物与菌根真菌所建立的菌根共生是两种非常重要的植物-微生物共生方式。其中，菌根共生在进化上更为古老，存在的范围也更为广泛。
2、菌根共生是一种非常古老的共生方式，是指丛枝菌根真菌(arbuscularmycorrhiza fungi，amf)与绝大多数陆生植物所建立的一种互惠互利的共生关系。由于amf种类数量较多，且不具有宿主特异性，因此，菌根共生是自然界中存在最为广泛的共生形式之一。
3、菌根共生是建立在共生双方营养交换之上的。丛枝菌根能够扩大根圈的范围，增加宿主植物根系对水分和磷、氮等矿质元素的吸收，提高植物的抗逆性，改善植物的营养条件。相应的，宿主植物通过光合作用，可以为菌根真菌提供碳水化合物，供其生长发育，菌根真菌需要依赖宿主植物才能完成生殖周期。由于80％-90％的陆生植物都可以与amf建立共生关系，实际上，大约20％的植物光合作用产物流向了菌根共生系统。在全球范围内，菌根共生每年能够产生数百万吨的碳流量，对全球碳素循环和生态系统平衡具有重要作用。在农业生产上，菌根共生能够提高幼苗的成活率，减少化肥的使用量，增
4、菌根共生分为外生菌根(ectomycorrhizae)和内生菌根(endomycorrhizae)两大类，后者的存在更为广泛。外生菌根的特征是真菌菌丝不能进入根部细胞，真菌菌丝体紧密地包围植物幼嫩的根，形成菌套，有的向周围土壤伸出菌丝，代替根毛的作用。外生菌根的菌丝蔓延于根的外皮层细胞间，大部分生长于根外部。内生菌根是真菌的菌丝体，不仅存在于根的皮层薄壁细胞之间，并且进入细胞内部，最后菌丝在植物根部细胞内部形成高度分支的共生结构，称为丛枝结构(arbuscule)。在菌根共生的建立过程中，丛枝结构的发育和凋亡是其重要特征。高度分支的丛枝结构提供了巨大的表面积，是营养交换的主要场所。在宿主植物和菌根真菌中，已经克隆的共生营养交换相关的特异转运蛋白都定位在丛枝结构中。因此，对调控植物菌根共生的基因进行深入研究和开发，不仅可以研究菌根共生过程中营养交换的分子机制，还可以借助基因工程技术，通过调控植物菌根共生的效率来实现植物营养的高效吸收。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供abcb1基因及其在菌根共生上的应用。
2、在本专利技术的第一方面，提供abcb1蛋白或编码所述蛋白的基因、或它们的调节剂的用途，用于调节植物-真菌的菌根共生或植物根部生长素转运；所述真菌为菌根真菌。
3、在一种或多种实施方式中，所述调节剂为上调剂，所述abcb1蛋白或其上调剂促进植物-真菌的菌根共生或促进植物根部生长素的外运(外排)。
4、在一种或多种实施方式中，所述促进植物-真菌的菌根共生包括：促进真菌对于植物根部的侵染(增加侵染率)、提高真菌定殖水平，促进植物根部菌根真菌的分支发育(使之形成大的或发育完整的丛枝结构)，进而扩大根圈范围、增加植物根系对水分和养分(如磷、氮等矿质元素)的吸收(即，改善植物的营养条件)、提高植物的抗逆性；较佳地，所述促进植物根部菌根真菌的分支发育包括：促进菌根真菌的丛枝结构发育(正常发育)。
5、在一种或多种实施方式中，所述调节剂为下调剂，其减少植物-真菌的菌根共生或减少生长素的外运(外排)。
6、在一种或多种实施方式中，所述减少植物-真菌的菌根共生包括：减少真菌对于植物根部的侵染(增加侵染率)、减少真菌定殖水平，抑制植物根部菌根真菌的分支发育(使之形成小的或发育不完整的丛枝结构)。
7、在一种或多种实施方式中，所述调节剂为abcb1上调剂，包括：外源abcb1编码基因或含有该编码基因的表达构建物(如载体)，或abcb1功能获得性突变试剂(例如在abcb1突变或失活的植物中进行该功能获得性突变)；较佳地，所述表达构建体包括abcb1启动子、组成型启动子、诱导型启动子、增强型启动子、组织特异性启动子或增强子。
8、在一种或多种实施方式中，所述调节剂为abcb1下调剂，包括：abcb1敲除或沉默试剂，abcb1活性抑制剂；较佳地包括：针对abcb1的crispr基因编辑试剂、同源重组试剂或定点突变试剂，所述试剂将abcb1进行功能丧失性突变；特异性干扰abcb1的编码基因表达的干扰分子。
9、在本专利技术的第二方面，提供一种调节植物-真菌的菌根共生或植物根部生长素的转运的方法，包括：调节植物中abcb1蛋白或其编码基因的表达或活性；所述真菌为菌根真菌。
10、在一种或多种实施方式中，所述调节为上调植物中abcb1的表达或活性，从而促进植物-真菌的菌根共生或促进植物根部生长素的外运(外排)；较佳地，所述促进植物-真菌的菌根共生包括：促进真菌对于植物根部的侵染(增加侵染率)、提高真菌定殖水平，促进植物根部菌根真菌的分支发育(使之形成大的或发育完整的丛枝结构)，进而扩大根圈范围、增加植物根系对水分和养分(如磷、氮等矿质元素)的吸收(即，改善植物的营养条件)、提高植物的抗逆性；较佳地，所述促进植物根部菌根真菌的分支发育包括：促进菌根真菌的丛枝结构发育(正常发育)。
11、在一种或多种实施方式中，所述上调植物中abcb1的表达或活性包括：将abcb1的编码基因或含有该编码基因的表达构建物或载体引入植物中；对abcb1进行功能获得性突变；以表达增强型启动子、诱导型启动子或组织特异性启动子促进abcb1表达；或，以增强子促进abcb1表达。
12、在一种或多种实施方式中，述调节为下调植物中abcb1的表达或活性，从而减少植物-真菌的菌根共生或减少生长素的外运(外排)；较佳地，所述减少植物-真菌的菌根共生包括：减少真菌对于植物根部的侵染(增加侵染率)、减少真菌定殖水平，抑制植物根部菌根真菌的分支发育(使之形成小的或发育不完整的丛枝结构)。
13、在一种或多种实施方式中，所述下调植物中abcb1的表达或活性包括：在植物中敲除或沉默abcb1的编码基因，或抑制abcb1的活性；较佳地，所述在植物中敲除或沉默abcb1的编码基因包括：以crispr系统进行基因编辑从而敲除abcb1的编码基因，以同源重组的方法敲除abcb1的编码基因；以特异性干扰abcb1的编码基因表达的干扰分子来沉默abcb1；在含有abcb1的植物中将abcb1进行功能丧失性突变。
14、在一种或多种实施方式中，所述的上调、促进、提高或增加表示显著性的上调、促进、提高或增加，如上调、促进、提高或增加5％、10％、20％、40％、60％、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.ABCB1蛋白或编码所述蛋白的基因、或它们的调节剂的用途，用于调节植物-真菌的菌根共生或植物根部生长素转运；所述真菌为菌根真菌。
2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述调节剂为上调剂，所述ABCB1蛋白或其上调剂促进植物-真菌的菌根共生或促进植物根部生长素的外运；
3.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述调节剂为下调剂，其减少植物-真菌的菌根共生或减少生长素的外运；
4.如权利要求1-3任一所述的用途，其特征在于，所述调节剂为ABCB1上调剂，包括：外源ABCB1编码基因或含有该编码基因的表达构建物，或ABCB1功能获得性突变试剂；较佳地，所述表达构建体包括ABCB1启动子、组成型启动子、诱导型启动子、增强型启动子、组织特异性启动子或增强子；或
5.一种调节植物-真菌的菌根共生或植物根部生长素的转运的方法，包括：调节植物中ABCB1蛋白或其编码基因的表达或活性；所述真菌为菌根真菌。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调节为上调植物中ABCB1的表达或活性，从而促进植物-真菌的菌根共生或促进植物根部
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调节为下调植物中ABCB1的表达或活性，从而减少植物-真菌的菌根共生或减少生长素的外运；较佳地，所述减少植物-真菌的菌根共生包括：减少真菌对于植物根部的侵染、减少真菌定殖水平，抑制植物根部菌根真菌的分支发育；
8.如权利要求1-7任一项所述，其特征在于，所述ABCB1蛋白的氨基酸序列包括选自下组：
9.如权利要求1-7任一项所述，其特征在于，所述植物包括具有菌根共生系统且表达ABCB1的植物；较佳地，所述植物包括根瘤植物；较佳地，所述根瘤植物为豆科植物；较佳地，所述植物包括：苜蓿、大豆、百脉根、豌豆、花生、菜豆、绿豆、赤豆、蚕豆、豇豆或紫云英，甘薯、马铃薯、山药、芋头、魔芋、葛根、洋姜、雪莲果；所述豆科植物包括：藊豆、木豆、落花生、蒺藜、苜蓿、蚕豆、翘摇、合欢、黄檀、皂角、格木、红豆、槐、马棘、槐花、木蓝、苏木、树胶、阿拉伯胶、木黄芪胶、柯伯胶、印度麻或葛藤。
10.一种植物细胞、组织或器官，其中含有外源的ABCB1的上调剂或下调剂；
11.ABCB1的应用，用于作为鉴定植物-真菌的菌根共生或植物根部生长素转运的分子标记；所述真菌为菌根真菌。
12.一种选择或鉴定植物的方法，其特征在于，所述方法包括：鉴定测试植物中的ABCB1蛋白或其基因的表达或序列特征；
13.一种筛选调节植物-真菌的菌根共生或植物根部生长素转运的物质的方法，所述真菌为菌根真菌；所述方法包括：
14.生长素的应用，用于刺激调控植物-真菌的菌根共生；所述真菌为菌根真菌；较佳地，所述生长素用于刺激菌根真菌分枝；较佳地，所述生长素包括吲哚乙酸或独脚金内酯。
15.一种调控植物-真菌的菌根共生的方法，包括：以生长素处理植物的跟，从而调控植物-真菌的菌根共生；较佳地，所述生长素用于刺激菌根真菌分枝；较佳地，所述生长素包括吲哚乙酸或独脚金内酯。
...【技术特征摘要】
1.abcb1蛋白或编码所述蛋白的基因、或它们的调节剂的用途，用于调节植物-真菌的菌根共生或植物根部生长素转运；所述真菌为菌根真菌。
2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述调节剂为上调剂，所述abcb1蛋白或其上调剂促进植物-真菌的菌根共生或促进植物根部生长素的外运；
3.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述调节剂为下调剂，其减少植物-真菌的菌根共生或减少生长素的外运；
4.如权利要求1-3任一所述的用途，其特征在于，所述调节剂为abcb1上调剂，包括：外源abcb1编码基因或含有该编码基因的表达构建物，或abcb1功能获得性突变试剂；较佳地，所述表达构建体包括abcb1启动子、组成型启动子、诱导型启动子、增强型启动子、组织特异性启动子或增强子；或
5.一种调节植物-真菌的菌根共生或植物根部生长素的转运的方法，包括：调节植物中abcb1蛋白或其编码基因的表达或活性；所述真菌为菌根真菌。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调节为上调植物中abcb1的表达或活性，从而促进植物-真菌的菌根共生或促进植物根部生长素的外运；较佳地，所述促进植物-真菌的菌根共生包括：促进真菌对于植物根部的侵染、提高真菌定殖水平，促进植物根部菌根真菌的分支发育，进而扩大根圈范围、增加植物根系对水分和养分的吸收、提高植物的抗逆性；较佳地，所述促进植物根部菌根真菌的分支发育包括：促进菌根真菌的丛枝结构发育；
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调节为下调植物中abcb1的表达或活性，从而减少植物-真菌的菌根共生或减少生长素的外运；较佳地，所述减少植物-真菌的菌根共生包括：减少真菌对于植物...
【专利技术属性】
技术研发人员：王二涛，王万晓，张晓伟，戴慧玲，
申请(专利权)人：中国科学院分子植物科学卓越创新中心，
类型：发明
国别省市：
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