[发明专利]转基因植物

说明书

本发明提供一种通过表达高粱HKT基因构建转基因植株，以提高植株耐盐的方法，包括盐害胁迫下促进植株生长。本发明涉及范围包括相关方法，推广应用，核酸分离克隆和载体结构。

发明技术领域

本发明涉及表型性状提高的转基因植株，包括盐害胁迫下植物长势明显增强，并对本发明中涉及到的方法、应用、核酸分离及载体克隆作了介绍。

背景技术

盐碱地含有较高浓度的可溶性盐类，当土壤ECe值超过4dS/m时，则可将其定义为盐碱土，相当于植物遭受约40mM NaCl的盐胁迫，对应约0.2MPa的渗透压力。对盐碱地定义依据的EC值，是以对大多数农作物产量产生显著影响的数值为标准(MunnsTester2008)。

盐害已经成为制约农业生产中种植面积扩大、产量增加的主要因素(Shao etal.,2005；RengasamyMarchuk,2011)，剖析盐胁迫下基因应答响应的分子机制，并将相关基因推广应用在提高农作物耐盐性上，由此可以应对逐渐增加的人口所带来的食品和能源安全问题。

由于高盐胁迫含有较高浓度的Na⁺离子，对植物的胁迫可分为两个类型：胁迫早期的非生物胁迫和胁迫后期的离子毒害。盐害早期的非生物胁迫会引起植物组织和细胞的生理干旱现象，而接下来胞质中累积过量的Na⁺和高的Na⁺/K⁺比值，则使细胞功能紊乱，达到离子毒害程度。因此，植物耐盐机制的实质是维持细胞水平和整株水平的钠/钾平衡。为此，在细胞水平上，植物通过将Na⁺离子排出细胞外及将胞质中过量的Na⁺离子存储在液泡中，来维持细胞水平上的钠/钾平衡。在整株水平上，植物通过卸载根木质部中钠离子含量，减少其向地上部分的运输，来维持植株叶片中较低的Na⁺含量，即排钠作用(MunnsTester2008)。

高盐胁迫下，钠离子通过无选择性离子通道(NSCCs)顺浓度梯度进入细胞。之后，钠离子通道关闭，由于钠离子竞争高亲和性及低亲和性的钾离子转运载体上的结合位点，导致胞质内的钾离子降低，看来在Na⁺胁迫下，保持较高的K⁺转运可以有效维持钠/钾平衡，达到耐盐效果。

高亲和性钾离子转运蛋白基因(high-affinity potassium transporter)编码膜转运蛋白，为Trk/Ktr/HKT蛋白家族成员，在高等植物钠、钾离子转运中起重要调节作用。HKT蛋白家族成员较多，结构和功能各异，具有钠钾协同转运或高亲和性与低亲和性钠离子选择转运功能。亚家族1中成员具有Na⁺选择转运功能，尤其重要的是不同突变位点的HKT蛋白可能具有不同的功能特性以及不同的钠钾离子的亲和特性。根据HKT蛋白的结构和功能可划分为亚家族1和亚家族2，关于钾离子转运的氨基酸基序尚不清楚。基于此，蛋白功能特性的预测尤其是钠钾离子的选择特性，仅从氨基酸序列结构上推测较为困难。