[发明专利]日本结缕草Na+/H+ 逆向转运蛋白基因ZjNHX1及其编码蛋白与应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，具体是一种Na⁺/H⁺逆向转运蛋白及其编码基因与应用，特别是涉及日本结缕草的Na⁺/H⁺逆向转运蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

干旱和盐碱是危害植物生长发育的重要限制因素，也是目前制约农业生产的一个全球性问题，全球20％的耕地受到盐害威胁，43％的耕地为干旱、半干旱地区。研究逆境胁迫对植物的影响以及植物的反应，寻找并利用各种方法来提高植物的抗逆性显得尤为重要。利用基因工程技术培育抗盐耐旱的草坪草新品种，以应用于城乡美化、环境保护等，具有巨大的生态效益、景观价值。

植物耐盐的机制主要包括渗透调节和降低胞内Na⁺水平。降低Na⁺的吸收、外排Na⁺和区隔化Na⁺是植物保持胞质内低Na⁺浓度的策略。其中的Na⁺的外排和区隔化是间接的主动运输过程，主要由Na⁺/H⁺逆向转运蛋白来调节。Na⁺/H⁺逆向转运蛋白(Na⁺/H⁺antiporter or exchanger)是细菌、藻类、动物和高等植物的膜系统上普遍存在的一种转运蛋白，参与细胞内的pH、Na⁺浓度调节及细胞体积变化等生命活动，其在细胞质膜和液泡膜上均有分布。质膜上的Na⁺/H⁺逆向转运蛋白将胞质中的Na⁺逆向排出细胞，液泡膜上的Na⁺/H⁺逆向转运蛋白将胞质中的Na⁺逆Na⁺浓度梯度运送到液泡中进而将Na⁺区隔化集中。Na⁺的区隔化还可降低细胞水势，抵抗盐分造成的渗透胁迫。所以，Na⁺/H⁺逆向转运蛋白对植物的抗盐性起重要作用。植物的耐盐是一个复杂的性状，涉及大量的盐胁迫反应分子。将拟南芥的液泡膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白转入拟南芥及番茄中使其过量表达，转基因拟南芥和番茄均可在200mM NaCl的胁迫下正常生长，并且转基因番茄在叶中积累盐而在果实中不积累盐分。以上结果表明，向植物转入Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因可以明显提高植物的耐盐性。

结缕草是享誉世界的暖季型草坪草，已开始尝试以转基因技术培育抗性强、绿期长的新品种。本发明根据生物中已克隆的Na⁺/H⁺逆向转运蛋白的氨基酸序列，设计简并引物，通过RT-PCR及RACE方法从日本结缕草中克隆出编码液泡型Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因ZjNHX1。与盐敏感的酵母单、双突变体进行的功能互补实验结果表明，该基因能一定程度上恢复其抗盐能力。该基因可以用于结缕草及其他植物的遗传转化，以提高植物的耐盐性，培育出具有一定抗盐性的植物新品种。

发明内容

本发明目的是提供日本结缕草Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因ZjNHX1。

本发明另一个目的在于提供日本结缕草Na⁺/H⁺逆向转运蛋白ZjNHX1。

本发明还提供了含有上述基因的重组载体。

本发明的另一方面，还提供了含有上述重组载体的宿主细胞。

本发明还提供重组载体的构建、转基因植物等方法，以应用上述基因和编码蛋白培育具有耐盐性的转基因植物新品种。

日本结缕草Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因ZjNHX1，是下列核苷酸序列之一：

1)序列表的SEQ ID No：1；

2)编码序列表SEQ ID No：2蛋白质，且与序列表的SEQ ID No：1第409位至第2031位有至少70％同源性的核苷酸序列；

3)能在中度严紧条件下与序列表中的SEQ ID No：1序列第409-2031位杂交的核苷酸序列。

SEQ NO：1序列共有2421碱基对，开放阅读框为自5’端第409位碱基对至第2031位碱基对。