一种编码杉木紫色酸性磷酸酶的ClPAP7基因及其应用

本发明属于植物分子育种，具体涉及一种编码杉木紫色酸性磷酸酶的

clpap7基因及其应用。

背景技术：

1、磷（p）是亚热带森林生态系统生产力的关键制约因子，土壤中的磷只有转化成水溶性或弱酸性的无机态磷才能被植物吸收利用，导致磷的生物可利用性在很大程度上控制了森林的生产力水平。杉木（

cunninghamia lanceolata）是重要的速生型针叶用材树种，具有木材质量好，产量高，用途广泛等优点，在我国商品材生产中具有重要的地位。但是由于南方酸性红壤中丰富的铁、铝、土壤胶体等对磷强烈的化学固定作用，导致土壤全磷含量丰富，而林木可吸收利用的有效磷含量匮乏。加之长期以来杉木多代连栽的经营模式对土壤有限磷素营养资源的消耗，更是加剧了土壤有效磷匮乏对杉木生产力的限制。

2、因此，挖掘并鉴定林木响应低磷胁迫的关键功能基因，能够为利用分子育种技术改良林木种质、培育耐低磷胁迫优良林木新品种提供重要的理论依据与技术支撑。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种编码杉木紫色酸性磷酸酶的

clpap7基因及其应用，低磷胁迫下过表达

clpap7基因杨树的植株高度、根表面积、根体积、总根长均高于野生型植株，证明

clpap7是低磷胁迫响应的关键功能基因，为培育耐低磷胁迫的林木品种提供了重要的理论依据与技术支撑。

2、本发明提供了一种编码杉木紫色酸性磷酸酶的

clpap7基因，所述

clpap7基因编码的蛋白的氨基酸序列如seq id no:1所示。

3、作为一种优选方案，所述

clpap7基因的核苷酸序列如seq id no:2所示。

4、本发明还提供了所述的

clpap7基因在提高林木耐低磷胁迫能力和/或培育耐低磷胁迫林木品种中的应用。

5、本发明还提供了过表达

clpap7基因的生物材料在提高林木耐低磷胁迫能力和/或培育耐低磷胁迫林木品种中的应用，所述

clpap7基因的核苷酸序列如seq id no:2所示。

6、作为一种优选方案，所述过表达

clpap7基因的生物材料包括：过表达所述

clpap7基因的扩增引物、过表达所述

clpap7基因的重组载体、过表达所述

clpap7基因的重组微生物、过表达所述

clpap7基因的转基因细胞系和过表达所述

clpap7基因的转基因植物组织中的任意一种或多种。

7、作为一种优选方案，所述扩增引物包括正向引物和反向引物；所述正向引物的核苷酸序列如seq id no:3所示，所述反向引物的核苷酸序列如seq id no:4所示。

8、作为一种优选方案，所述重组载体的基础骨架包括pcambia3301载体；所述重组微生物的基础微生物包括农杆菌。

9、本发明还提供了一种提高林木耐低磷胁迫能力的方法，包括以下步骤：在目标林木中过表达所述

clpap7基因。

10、本发明还提供了一种培育耐低磷胁迫林木品种的方法，包括以下步骤：在目标林木中过表达所述

clpap7基因。

11、本发明还提供了一种耐低磷胁迫杨树，所述耐低磷胁迫杨树基因组中

clpap7基因被过表达；所述

clpap7基因的核苷酸序列如seq id no:2所示。

12、有益效果：本发明提供了一种编码杉木紫色酸性磷酸酶的

clpap7基因及其应用，所述

clpap7基因编码的蛋白的氨基酸序列如seq id no:1所示。本发明克隆获得杉木紫色酸性磷酸酶基因

clpap7，并系统解析了该基因的表达调控模式、酶学特性及异源过表达的生理与分子功能。酶学分析结果表明，clpap7属于典型的酸性磷酸酶，可在酸性环境下高效水解核苷酸类底物，参与植物胞内高能磷酸化合物的分解代谢与磷素的循环再利用。异源过表达功能验证显示，低磷胁迫条件下，过表达

clpap7的杨树植株在株高、总根长、根表面积及根体积等生长指标上均显著优于野生型植株，证实

clpap7是参与杉木低磷胁迫响应的关键功能基因。本研究明确了

clpap7调控林木耐低磷胁迫的功能与分子机制，不仅为林木耐低磷种质改良提供了优良的功能基因资源，也为林木抗逆遗传育种与林地磷高效利用、生产力提升提供了重要的理论依据与技术参考。

13、本发明首次从杉木中筛选并克隆得到低磷胁迫响应关键功能基因

clpap7，系统阐明了该基因及其编码蛋白的基础特性、酶学功能与耐低磷调控分子机制，有效填补了杉木耐低磷功能基因研究领域的空白，具有重要的理论意义与产业应用价值。本发明鉴定获得高度保守的

clpap7基因，其编码的亲水性酸性磷酸酶定位于细胞核与细胞质，可特异性响应低磷胁迫并显著上调表达，为林木耐低磷分子改良提供了全新内源基因资源。经酶学特性验证，该蛋白可在酸性环境下高效水解核苷酸类底物，参与植株胞内磷素分解代谢与循环再利用，明确了其磷素活化利用的功能机理。异源过表达功能试验证实，过表达

clpap7可显著改善低磷胁迫下林木生长状态，有效提升植株总根长、根表面积、根体积、根系生物量等核心根系指标，缓解低磷对植株生长的抑制作用，同时可维持植株光合生理稳定性，显著提升低磷条件下林木净光合速率，增强林木贫瘠土壤适应能力。同时，本发明配套开发了特异性扩增引物与过表达载体，形成了完整的基因克隆与应用技术体系，可为培育耐低磷林木新种质提供成熟技术支撑，也为南方杉木人工林土壤磷高效利用、林地生产力提升和林木抗逆育种提供了重要理论依据与实践路径。

1.一种编码杉木紫色酸性磷酸酶的clpap7基因，其特征在于，所述clpap7基因编码的蛋白的氨基酸序列如seq id no:1所示。

2.根据权利要求1所述的clpap7基因，其特征在于，所述clpap7基因的核苷酸序列如seq id no:2所示。

3.权利要求1或2所述的clpap7基因在提高林木耐低磷胁迫能力和/或培育耐低磷胁迫林木品种中的应用。

4.过表达clpap7基因的生物材料在提高林木耐低磷胁迫能力和/或培育耐低磷胁迫林木品种中的应用，其特征在于，所述clpap7基因的核苷酸序列如seq id no:2所示。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述过表达clpap7基因的生物材料包括：过表达所述clpap7基因的扩增引物、过表达所述clpap7基因的重组载体、过表达所述clpap7基因的重组微生物、过表达所述clpap7基因的转基因细胞系和过表达所述clpap7基因的转基因植物组织中的任意一种或多种。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述扩增引物包括正向引物和反向引物；

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述重组载体的基础骨架包括pcambia3301载体；所述重组微生物的基础微生物包括农杆菌。

8.一种提高林木耐低磷胁迫能力的方法，其特征在于，包括以下步骤：在目标林木中过表达权利要求1或2所述clpap7基因。

9.一种培育耐低磷胁迫林木品种的方法，其特征在于，包括以下步骤：在目标林木中过表达权利要求1或2所述clpap7基因。

10.一种耐低磷胁迫杨树，其特征在于，所述耐低磷胁迫杨树基因组中clpap7基因被过表达；