[发明专利]一种苹果离子转运体MdCCX2及其转基因植株和应用

说明书

本发明涉及基因工程技术领域，具体公开了一种苹果离子转运体MdCCX2，所述MdCCX2的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明利用MdCCX2进行转基因获得高耐盐性的转基因植株，MdCCX2的过表达能降低盐胁迫下转基因植株的钠含量，提高转基因植株的抗氧化酶活性，从而提高植物耐盐性。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种苹果离子转运体MdCCX2及其转基因植株和应用。

背景技术

全世界超过20％的耕地受盐渍化影响，且这种趋势正随着全球气候变暖和灌溉用水的过度使用而加剧。土壤盐渍化问题对于在经济上很大程度上依赖农业的国家来说尤其令人关注。土壤高盐是造成全世界各种农作物大量减产的主要环境因素之一，主要是由于高盐导致的渗透胁迫和离子过量积累对植物造成的毒害作用。这会进一步导致植物的种子萌发和幼苗活力降低，阻碍植物生长，并影响光合作用和干物质分配等。因此探索适宜的抗逆育种技术并培育耐盐植物一直是植物科学家的重要任务。植物对盐胁迫的响应包括一系列分子、生化和生理水平的变化，植物对盐胁迫的调控也是多种多样的，并受多种因素的影响。近几十年来，许多学者对植物的耐盐机制进行了研究，并从离子稳态、渗透因子生物合成、自由基清除、水转运和长距离响应协调等调控机制中得到了一定程度的解释。

大多数植物都进化出了应对极端环境的响应调控机制。但是，引起这些反应的信号转导途径，甚至是植物感知这些环境胁迫的方式，还不是很清楚。盐胁迫影响植物生长发育的相关研究涵盖了植物形态、生理和分子水平上的响应变化。土壤中的钠离子过量是导致盐胁的主要因素。钠离子在进入植物后，会通过蒸腾流在多个组织中积累，并进一步造成离子失衡和ROS积累导致细胞损伤甚至死亡。为了提高作物对盐胁迫的适应能力，人们采用了多种方法如培育转基因植物、改良育种方法、改良现有作物基因等。不同盐生植物的耐盐机制可能不同，但一般的耐盐机制包括对内部Na⁺、K⁺和Cl^-含量的精细调控。基本原理是通过控制基因的表达，参与调节植物钠的流入、流出、贮存、循环利用和高钠引发的抗氧化胁迫及细胞死亡。Ren et al.报道了Na⁺选择性转运体SKC1在抗性品种(Nona Bokro)的耐盐性调控中发挥功能，并提出了它从茎到根中回收Na⁺的重要作用。从细胞水平来说，SOS途径为植物耐盐性调控途径提供了精细的模板。首先，外界高浓度的钠离子会触发细胞膜上的钙离子通道，钙离子进入细胞质基质会激活SOS3,激活的SOS3能与细胞质游离的SOS2互作并将SOS2锚定到细胞膜上。随后SOS2发挥激酶的作用，将细胞膜上的Na⁺/H⁺转运体SOS1磷酸化并激活，将胞质中过量的Na⁺排出细胞，从而减少Na⁺积累。另外，位于液泡的Na⁺/H⁺转运体能将胞质的钠离子转运进入液泡从而隔离钠离子。这两个过程直接降低了胞质中的钠离子浓度。从整株植物体来讲，耐盐可以从以下几个方面解释：1，植物根尖从外界吸收更少的Na⁺，这样可以从源头上降低植株的Na⁺含量；2，根部的一些基因如SOS1会控制钠离子向木质部卸载的效率，从而降低植物地上部各组织的Na⁺浓度；3，HKT1控制着Na⁺的在韧皮部的装载和在木质部的卸载，通过控制该过程可降低向植物地上部转运的Na⁺；4，一些基因如HAK5，KAT1，AKT1等通过影响K⁺含量，降低Na⁺/K⁺比从而提高耐盐性。在提高植物耐盐性方面具有潜在作用的基因通常抑制氧化应激，从而提高植物的盐胁迫耐受性。过表达囊泡转运蛋白Rab7和一些抗氧化调节因子如脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、抗坏血酸氧化酶(AAO)等均能够提高植株耐盐性。