(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210462546.3 (22)申请日 2022.04.28 (71)申请人 中国热带农业科 学院热带作物品种 资源研究所 地址 571101 海南省海口市龙华区学院路4 号 (72)发明人 陈志坚　李季肤　邹晓燕　李欣勇　 董荣书　刘国道　 (74)专利代理 机构 广州粤高专利商标代理有限 公司 44102 专利代理师 赵崇杨 (51)Int.Cl. C12N 9/88(2006.01) C12N 15/60(2006.01) C12N 15/11(2006.01)C12N 15/84(2006.01) C12N 1/21(2006.01) A01H 6/54(2018.01) A01H 6/20(2018.01) A01H 5/00(2018.01) C12R 1/19(2006.01) C12R 1/01(2006.01) (54)发明名称 一种柱花草苯丙氨酸解氨酶SgPAL2及其编 码基因和应用 (57)摘要 本发明公开了一种柱花草苯丙氨酸解氨酶 SgPAL2及其编码基因和应用。 本发明在柱花草中 克隆到了一个表达水平与柱花草对锰毒害响应 过程高度吻合的苯丙氨酸解氨酶基因SgPAL2， 并 通过转基因拟南芥表达体系， 证明了SgPAL2的表 达能够促进转基因拟南芥对锰毒害的耐受能力， 同时证明了该基因的作用机制是通过减少植株 中锰的积累， 从而提高植物对锰毒害的耐受能 力， 因此可将其用于制备耐锰毒害的转基因植 物。 本发明不仅丰富了植物耐锰毒害的基因库， 还有助于耐锰毒 害的作物品种的培 育。 权利要求书1页 说明书6页 序列表6页 附图2页 CN 115354035 A 2022.11.18 CN 115354035 A 1.一种柱花草苯丙氨酸解氨酶SgPAL2， 其特征在于， 其氨基酸序列如SEQ  ID NO.2所 示。 2.权利要求1所述苯丙氨酸 解氨酶SgPAL2的编码基因。 3.根据权利要求2所述编码基因， 其特 征在于， 其核苷酸序列如SEQ  ID NO.1所示。 4.一种重组表达载体， 其特征在于， 含有权利要求2或3所述苯丙氨酸解氨酶SgPAL2的 编码基因。 5.一种重组工程菌， 其特 征在于， 含有权利要求 4所述重组表达载体。 6.权利要求1所述柱花草苯丙氨酸解氨酶SgPAL2、 权利 要求2或3所述编码基因、 权利 要 求4所述重组表达载体或权利要求5所述重组工程菌在提高植物对锰毒害耐受能力中的应 用。 7.根据权利要求6所述应用， 其特征在于， 所述提高植物对锰毒害耐受能力是通过在植 物中表达柱花 草苯丙氨酸 解氨酶SgPAL2实现的。 8.权利要求1所述柱花草苯丙氨酸解氨酶SgPAL2、 权利 要求2或3所述编码基因、 权利 要 求4所述重组表达载体或权利要求5所述重组工程菌在制备耐锰毒害的转基因植物中的应 用。 9.权利要求1所述柱花草苯丙氨酸解氨酶SgPAL2、 权利 要求2或3所述编码基因、 权利 要 求4所述重组表达载体或权利要求5所述重组工程菌在降低植物锰积累中的应用。 10.根据权利要求6～ 9任一所述应用， 其特 征在于， 所述 植物为双子叶植物。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115354035 A 2一种柱花草苯 丙氨酸解氨酶SgPAL2及其编码基因和应用 技术领域 [0001]本发明属于基因工程技术领域。 更具体地， 涉及一种柱花草苯丙氨酸解氨酶 SgPAL2及其编码基因和应用。 背景技术 [0002]锰(Manganese， Mn)是植物生长发育必需的微量营养元素之一， 参与植物体内光合 作用、 呼吸作用和蛋白质合成等一系列生理生化的过程。 但是， 锰也是重金属元素之一， 因 土壤污染等导致的锰过量积累会对植物产生毒害作用， 锰毒害的典型特征是成熟叶片上出 现褐色斑点、 萎 黄和坏死， 最终会抑制植物生长 。 [0003]苯丙氨酸解氨酶(P henylalanine  ammonia‑lyase， PA L)是植物苯丙烷代谢途径的 限速酶。 苯丙氨酸经苯丙烷代谢途径 转化形成的酚类、 类黄酮和木质素等次级代谢物， 在植 物生长发育、 抗病和抗逆中起关键作用。 研究发现， 金属锰毒胁 迫会影响植物苯丙烷代谢途 径， 从而改变次级代谢物含量。 例如， 在过量锰处理条件下， 豇豆叶片酚类物质和胼胝质含 量显著增加； 类似的， 过量锰处理下水稻叶片中的木质素和黄酮 类化合物增加， 过量锰 处理 下杨树叶片 中苯丙氨酸的含量增加， 进而缓解了锰对植物体的毒害。 目前对于苯丙氨酸解 氨酶与植物锰毒胁迫相关的研究中， 多数在生理水平， 关于苯丙氨酸解氨酶基因是否参与 缓解植物金属锰毒胁迫的研究尚无明确的报道。 [0004]柱花草(Stylosanthes  guianensis)是一种多年生豆科草本植物， 原产于拉丁美 洲， 其可用作 家畜饲草， 用于果园间作和酸性土壤改良等， 是热带和亚热带地区广泛种植的 优良豆科牧草。 在长期的自然进化和人工选育过程中， 柱花草进化出具有较强的适应酸性 土壤金属锰和铝 毒害的能力， 这可能与其体内的基因调控相关， 但 仍未挖掘到具体的基因。 因此， 挖掘柱花草适应金属锰毒胁迫的相关基因对培育耐锰毒害的作物新品种具有重要意 义。 发明内容 [0005]本发明要解决的技术问题是克服现有仍未有可提高植物对锰毒害耐受能力相关 的蛋白或基因的不足， 提供一种柱花 草苯丙氨酸 解氨酶SgPAL2及其编码基因和应用。 [0006]本发明的第一个目的是提供一种柱花 草苯丙氨酸 解氨酶SgPAL2。 [0007]本发明的第二个目的是提供一种柱花 草苯丙氨酸 解氨酶SgPAL2的编码基因。 [0008]本发明的第三个目的是提供一种重组表达载体。 [0009]本发明的第四个目的是提供一种重组工程菌 。 [0010]本发明的第五个目的是提供所述柱花草苯丙氨酸解氨酶SgPAL2、 所述编码基因、 所述重组表达载体或所述重组工程菌在提高植物对锰毒 害耐受能力中的应用。 [0011]本发明的第六个目的是提供所述柱花草苯丙氨酸解氨酶SgPAL2、 所述编码基因、 所述重组表达载体或所述重组工程菌在制备耐锰毒 害的转基因植物中的应用。 [0012]本发明的第七个目的是提供所述柱花草苯丙氨酸解氨酶SgPAL2、 所述编码基因、说　明　书 1/6 页 3 CN 115354035 A 3