专利名称：尿素转运蛋白及其编码基因与应用的制作方法氮素是植物必须的矿质营养元素之一，是合成蛋白质、核酸和许多生物活性物质的必需组分。氮肥在农业生产中的大量使用极大地提高了作物产量，当前全球每年施用大约8-9千万吨氮肥。作为当今世界上最广泛使用的氮肥类型，在过去十年间(1999年到 2009年)，尿肥(尿素)的产量呈现显著的上升趋势(http://www.fertilizer.org/ifa/ statistics/)。在中国，目前尿素使用量至少占氮肥使用量的50%以上，而且生产总量每年也在不断增加。因此，尿肥在我国乃至世界氮肥使用中占据了非常重要的地位。尿素是一种酰胺态氮肥，含氮量达46%，由于是非酸根类氮肥，因此不会使土壤板结和酸化，是一种较为理想的氮肥。但是由于土壤中普遍存在着大量的脲酶，能够快速将尿素水解成(X)2和NH3,因此传统观点认为植物根系主要通过吸收尿素降解产物铵的方式来利用土壤中的尿素。但对叶片施用尿素后发现叶中高水平积累尿素，说明尿素可以直接被植物吸收利用。进一步利用mC同位素标记尿素的方法直接证明植物不仅可以吸收尿素，而且在植物中存在着高亲和力和低亲和力两种尿素吸收系统。高亲和力转运系统(high-affinity transport system, HATS) 一般在底物浓度较低(微摩尔级)时发挥作用，具有饱和动力学特征。最早发现的尿素高亲和力转运蛋白是酵母中的&DUR3。Elberry等人(199 把酵母cDNA文库转入尿素转运缺陷性酵母菌株 (YVNWl)(该菌在供给< 5mM尿素作为唯一氮源时不能生长)，在含2mM尿素的培养基上筛选得到了具尿素转运功能的&DUR3基因。通过生物信息学分析，发现&DUR3的同源基因在各种动植物中广泛存在，并且大多物种有且仅有一个同源基因。低亲和力转运系统(low-affinity transport system, LATS)主要在底物浓度(毫摩尔级)较高时发挥作用，不具有饱和动力学特征。研究表明，某些水通道蛋白 (AQP, Aquaporins)可能负责尿素的低亲和力转运。Aquaporin蛋白可以分为四个亚族， 分别是 TIPs (tonoplast intrinsic proteins), NIP (Nod26-like intrinsic protein), PIPs(Plasma membrane intrinsic proteins)禾口 SIPs(Small and basic intrinsic proteins)。研究表明，水通道除了参与水分子的跨膜运输之外，还介导了中性分子，包括尿素的跨膜运输。尿素可以作为氮肥被植物吸收，但在细胞质中如果尿素浓度过高则会产生毒害， 因此植物细胞需要将过多的尿素运入液泡贮存，而在细胞质中尿素浓度低时又可以将尿素从液泡中运出来参与氮素代谢。玉米是重要的饲料、经济及生物能源作物，其在国际范围内的需求量与日俱增。在我国玉米生产中，氮肥的施用量高、利用率低是普遍存在的现象。由于氮肥的大量施用，随之也带来了环境问题。种植氮高效，特别是尿素高效吸收利用的玉米品种，是解决氮肥利用率低，降低生产成本，减小环境污染的有效途径，也是农业可持续发展和增强产品国际竞争力的基本要求。传统选育新品种是个非常长期的过程，现如今基因工程，特别是玉米转基因技术的成熟，使得我们有可能通过基因工程的手段快速获得尿素高效吸收利用品种，但是能否快速有效地获得转基因尿素高效新品种在很大程度上取决于是否具有良好的尿素转运基因。目前对DUR3和水通道参与尿素转运过程的详细研究仅限于模式植物拟南芥中， 对世界上最重要的粮食作物之一的玉米来说，尿素转运研究还是一片空白，没有相关的玉米尿素转运蛋白被克隆，更没有相关的文章和专利报道。发明内容本发明的目的是提供一种尿素转运蛋白及其编码基因与应用。
本发明提供的蛋白质，名称为ZmTIP4_4蛋白，来源于玉米属玉米(Zea maysL.), 具体来源为玉米自交系B73，是如下(a)或(b)或(c)
(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
(b)将序列表中序列1的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/ 或缺失和/或添加且与尿素转运相关的由(a)衍生的蛋白质；
(c)将序列表中序列1的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/ 或缺失和/或添加且与尿素利用(吸收)相关的由(a)衍生的蛋白质。
为了使(a)中的蛋白质便于纯化，可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如表1所示的标签。
表1标签的序列


本发明公开了一种尿素转运蛋白及其编码基因与应用。本发明提供的蛋白是如下(a)或(b)(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列表中序列1的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与尿素转运相关的由(a)衍生的蛋白质。该蛋白的编码基因在酵母中的表达可以显著增强酵母的尿素吸收能力。本发明为农作物的尿素高效吸收利用研究提供了更有特色的基因资源，将在基因工程改良植物的营养高效性能研究中发挥重要作用。