[发明专利]拟南芥细胞质型苹果酸脱氢酶基因的植物表达载体及其应用

说明书

技术领域：

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及一种提高植物耐铝毒能力的植物表达载体pH2-35S-PrbcS-AMDH，其构建方法与应用。

背景技术：

铝是地壳中含量最丰富的金属元素，其平均含量约占地壳的8％。有试验表明，适量的铝能促进茶树和野牡丹的生长发育，如铝在一定范围(≤400μmol/L。)增加茶树侧根数量和长度，低于50μmol/L的铝对水稻幼苗生长有促进作用，但大多数作物容易受到铝的毒害，通常毫微摩尔浓度水平的铝在短时间内即可影响许多作物根系的生长(MA J F，PETER R R，DELHAIZE.2001.Aluminum tolerance in plantsand the complexing role of organic acids[J].Trends in Plant Science，6(6)：273-278)。同时铝也是酸性土壤中限制作物生长的主要因素，并且Al的溶解度对pH值十分敏感，在酸性条件下，PH的微量变化就会大幅度影响Al³⁺的浓度，比如稀释营养液pH从4.5提高至4.6即可使Al³⁺浓度降低26％(BlameyF P C，Edwards D G，AsherC J.1983.Effects of aluminium，OH：Al and P：Al molar ratio，and iomic strengthon soybean root elongation in solution culture.Soil Science，136：197-207)PH每减少0.11个单位，土壤中Al的溶解度将增加2μmol(0.054mg/L)(孔繁翔，桑伟莲，蒋新，等.2000，铝对植物毒害及植物抗铝作用机理.生态学报，20(5)：856-858)。在酸性土壤中，铝主要是以Al(H₂O)₆³⁺形态存在的，即通常所说的Al³⁺，这种形态是目前公认的对植物毒害很强的一种形态。

植物受铝毒害最明显、最突出的特征是根的伸长生长受到抑制(L，HuttovJ，Mistrik I.2003，Inhibition of Al2induced root elongation and enhancementof Al2induced peroxidase activity in Al2sensitive and Al2resistance barleycultivars are positively correlated.Plant & Soil，250：193～200)，根尖的结构受到破坏。在铝胁迫下植物主根的伸长受到抑制，地上分蘖少，侧根少、短粗而脆，并且为棕褐色，根尖卷曲，呈鱼钩状，根毛减少，根冠脱落。铝对根的毒害作用部位是根尖，包括根冠与根分生区，故而植物发生铝毒害的最主要症状是其根生长的快速受阻；对铝毒机理研究结果表明铝可能通过一种未知的信号传导途径(包括根冠，根分生区，激素以及其他信号)间接抑制根的生长。此外，铝离子交换量占土壤中阳离子交换总量的20％～80％，容易导致土壤阳离子流失，如造成磷、钾、钙、镁、硼、钼等营养元素的缺乏。

目前农业生产中治理酸性土壤的方法主要是施用石灰，增加土壤有机质等。虽然施用有机肥料，可以明显降低土壤Al³⁺含量，增加土壤养分，保持作物的稳产和高产；也可以施用土壤改良剂来达到目的，如合成腐植酸、丙烯酰胺、丙烯酸共聚物作为土壤结构改良剂，共聚物可抑制土壤中铝的活性，改良后的土壤活性铝的存在形态有所改变，活性铝的含量减少，土壤的pH提高。但由于全球酸性土面积较大，这样成本高，操作起来也存在困难。尤其是施石灰不仅成本高，而且只改善土壤表面的状况，长期下去会破坏土壤结构和特性，破坏生态系统。从长远考虑，还需要提出更多更有效的方法措施。目前关于酸性土壤的铝毒问题研究很多，开发和利用耐铝植物资源来解决酸铝胁迫的难题是目前研究的热点之一。