[发明专利]提高植物对病源、干旱和高盐逆境胁迫抗性的方法

说明书

技术领域

本发明属于植物分子生物学和基因工程技术领域，具体涉及一种提高植物对病源、干旱和高盐逆境胁迫抗性的方法。

背景技术

随着植物基因组学和多种研究手段的发展，对植物抗逆的分子机理有了较多的了解，逆境诱导信号转导途径较清楚的至少有3 条: 一是依赖于ABA 的传导途径；二是独立于ABA的胁迫诱导基因的表达；三是部分依赖于ABA的信号途径，如拟南芥RD29A 基因(Yamaguchi SK et al.，Proc. Natl. Acad. Sci. USA，103，1988-1993，2006)。除此之外，现在还发现包括油菜素内酯、乙烯、茉莉酸、水杨酸等物质在植物抗旱耐盐胁迫中也扮演着重要角色(Kaschani F et al.， Curr. Opin. Chem. Biol.，11，88-98，2007；Catinot J et al.， FEBS Lett.，4，473-478，2008)。

利用合适的外源性化学物质调控大田生长作物中某些基因的表达，对于农业生产和粮食生产相当关键，尤其是对于以下几类在转基因植物中有较高应用价值的基因：（1）增加目的营养物质在种子、根、茎中的积累；（2）在植物生长发育周期内某一时段产生某产物并集聚于某一植物组织内以便于收集或/和分离；（3）在病原攻击的位置启动对于某一虫害有特异毒性的毒素的表达；（4）提高植物抵抗多种逆境尤其是干旱，盐碱的能力；（5）对目标植物的生长周期进行调节。第二点可使生物反应器具有更高的效率，而第四点能更好的提高大田作物忍受恶劣天气的能力，保障正常生长。

烯丙异噻唑probenazole(3-allyloxy-1，2-benzisothiazole-1，1- dioxide，PBZ)，是防治稻瘟病的优良试剂，是目前日本杀菌剂中用量最大的品种之一。PBZ本身以及其代谢物不具有生物活性，并不影响稻瘟病的生长和对植物的侵染能力，它主要是通过激活植物自身的系统获得抗性的抗病机制而使植物产生抗病性（Michiaki Lwata， The Royal Society of Chemistry Pesticide Outlook，28-31，2001）。PBZ可以诱导拟南芥和烟草等双子叶植物产生系统获得抗性，在水稻等单子叶植物中可通过类似的抗病反应诱导植物产生抗病性。

本发明研究小分子物质PBZ时首先发现了PBZ能够提高拟南芥对多种逆境胁迫的抗性，并随即对这一现象展开了系统的研究。形态学观察、顺式元件诱导变化、基因芯片分析和突变体阻断分析等手段最终确定了PBZ诱导提高拟南芥对多种逆境胁迫抗性的大致信号途径，为进一步通过筛选和利用小分子物质提高植物在生长生活中的综合优势提供了可能。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够提高植物多种逆境胁迫（ 包括病源、干旱和高盐等逆境胁迫）抗性的方法。

本发明提供的提高植物多种逆境胁迫（ 包括病源、干旱和高盐等逆境胁迫）抗性的方法，采用化学诱导剂--烯丙异噻唑进行诱导，即对植物施加化学诱导剂PBZ，施加的方式可以为喷施PBZ溶液。喷施时，PBZ溶液浓度控制为0.3—0.6 mM，优选浓度为0.5mM。植物材料为营养生长后期的植物材料。

为了增强化学诱导剂PBZ施加的效果，本发明还对植物组织或细胞导入拟南芥AtNPR1基因或 拟南芥AtICS1基因。

本发明中，所述的拟南芥AtNPR1基因，具有SEQ ID NO: 1编码的DNA序列的多核苷酸序列，或者编码SEQ ID NO：2氨基酸序列的多核苷酸系列。拟南芥AtNPR1编码蛋白，是具有SEQ ID NO: 2 氨基酸残基序列的蛋白质，或者是将SEQ ID NO: 2的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代、缺失或添加具有与SEQ ID NO: 2的氨基酸残基序列相同活性的由序列2衍生的蛋白质。 

本发明中，所述的拟南芥AtICS1基因，具有SEQ ID NO: 3编码的DNA序列的多核苷酸序列，或者编码SEQ ID NO：4氨基酸序列的多核苷酸。拟南芥AtICS1编码蛋白，是具有SEQ ID NO: 4 氨基酸残基序列的蛋白质，或者是将SEQ ID NO: 4的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代、缺失或添加具有与SEQ ID NO: 4的氨基酸残基序列相同活性的由序列4衍生的蛋白质。

本发明的上述基因在植物提高植物多种逆境胁迫抗性中发挥重要作用。