[发明专利]提高水稻钾离子外排逆向转运的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种生物工程技术领域的应用，具体是一种利用KEA1基因及其编码蛋白的提高水稻钾离子外排逆向转运的方法。 

背景技术

水稻是我国最主要的粮食作物之一，我国有60％以上人口以稻米为主食，是世界上最大的稻米生产国和消费国。我国水稻年播种面积3000万公顷，占世界的20％；产量1.85亿吨，占世界的近1/3，单位面积产量6.35吨/公顷。比全球平均产量3.85吨/公顷高65％。水稻在我国谷物产量中始终保持在总量的40％左右，占据了近半壁江山。 

光合作用是作物产量的基础，叶绿体作为光合作用的场所，其发育调控机理的研究一直是植物生理和分子生物学研究的热点。土壤盐碱化是导致全球各类粮食作物减产的主要原因，盐胁迫会使光合作用效率降低，导致减产。水稻作为重要的粮食作物之一，对其离子运输以及耐盐机制的研究为在实际育种中培育出新耐盐品种，缓解粮食紧缺问题奠定基础。因此，研究选育新型水稻抗逆株系并对其调控机理进行深入研究，是进一步发掘水稻优质品种的必要前提和基础。 

钾是植物生长发育所必需的矿物质元素，农作物在缺乏钾元素的土壤里不能正常生长发育。提高农作物对钾元素的吸收利用效率是解决钾肥资源短缺问题的重要途径之一。对于钾离子转运蛋白的研究，有助于更清楚地理解离子转运的复杂调控网络，对于促进作物营养循环利用也具有重要的意义。适当高的K⁺/Na⁺比对于维持叶绿体正常的光合磷酸化是十分必要的，当钠离子大量进入细胞内时，就必须用有效的方法来降低胞质中钠离子，维持胞质内离子平衡，保证叶绿体的正常生理功能。植物细胞可以通过增加钾离子的吸收，进而提高胞质中的K⁺/Na⁺比，缓解盐胁迫的伤害。 

现有的转基因工程技术是建立在对植物正常发育过程分子调控机制充分研究和认识的基础上加以应用的，因此，深入研究水稻对于叶绿体钾离子转运机理及调控网络并加以应用是在生产上研发新型抗盐优质株系的基础。 

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种提高水稻钾离子外排逆向转运的方法，利用KEA1基因及其蛋白参与叶绿体钾离子外排逆向转运的特点，及其利用转基因技术控制水稻钾离子运输上的特性，通过突变或抑制该蛋白的表达产生新的水稻抗逆株系，在农业生产上具 有十分重要的应用。 

本发明是通过以下技术方案实现的： 

本发明涉及一种水稻钾离子外排逆向转运蛋白，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1中第1-3465位所示。 

本发明涉及一种具有钾离子外排逆向转运蛋白活性的多肽，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。 

本发明涉及上述转运蛋白的宿主细胞，该宿主细胞为真核细胞，具体来自水稻。 

本发明涉及一种在水稻中参与叶绿体钾离子外排逆向转运的基因KEA1，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1中第1-3465位所示。 

本发明涉及一种基于水稻的KEA1突变体的制种方法，通过利用⁶⁰Coγ射线对粳稻9522品系进行处理，对诱变的F2代中一中脉变白突变体三代回交，获得隐性单基因调控的稳定遗传的KEA1突变体。 

所述的利用⁶⁰Coγ射线对粳稻9522品系进行处理具体操作步骤是指：利用⁶⁰Coγ射线为诱变源，以280Gy处理剂量，处理粳稻9522种子。 

所述的F2代是指：经⁶⁰Coγ射线诱变后的粳稻9522种子经浸种、催芽后播种，在30日龄时，单本移栽入大田，在种子成熟后，每个突变体1代植株，即为F1代，采收3株稻穗；然后对每个F1代株系种子分别播种，并在30日龄时移栽入大田，每个株系单本移栽24株；最后在移栽后，从营养生长一直到生殖生长的全过程中，每个星期在田间观察一次从中筛选出与野生型相比出现表型变化的2代株系，即为F2代，进行编号，记录下表型及分离比。 

本发明涉及上述制种方法得到的KEA1突变体，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。 

本发明中涉及到的水稻突变体kea1叶片中脉近轴面特异性变白，叶绿体数目减少，排列不规则；盐胁迫条件下，植株中K、Na元素含量明显低于野生型，K/Na比明显高于野生型。