[发明专利]一种与植物抗盐性相关的基因及其在植物育种中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物化学领域，具体涉及一种脱氧核糖核酸及其在植物育种中的应用。

背景技术

目前，世界上有100多个国家存在着不同类型的盐碱地10亿公顷，约占全球可耕地面积10％。我国就有216×10⁷公顷，其中耕地约61×10⁶公顷，主要分布在新疆、甘肃等西北干旱半干旱地区。随着工业污染加剧、灌溉农业的发展和化肥使用不当等原因，次生盐碱化土壤面积有不断加剧的趋势，给农业生产造成重大损失。因此综合治理盐渍土、提高植物的耐盐性、开发利用盐水资源已成为未来农业发展及环境治理所亟待解决的重要课题。

近百年来，人们从基因工程角度对植物抗盐性进行了大量研究，取得了很大的进展。1987年Hickock发现蕨类植物Ceratopteris的配子体中的与抗盐性有关的两种单基因核突变st1₁和st1₂，这两个基因位于配子体1023品系的核基因组中，该品系自交产生的同源孢子体也具有明显的抗盐性，在孢子体第一叶期遗传分析表明，所有突变体结和型相都抗能60mmol/LNaCl，而野生型不能，其中+/st1₁和st1₁/st1₂两种基因型的植株能在含有100mmol/L NaCl的培养基上生长，但对其它逆境的抗性却不如野生型(郭善利、王秀芝(1998)。“植物抗盐性及其遗传工程”聊城师院学报；自然科学版11(002)；53-58。)。

热激蛋白是一种分子陪伴(moleculer chaperon)，可以使因温度升高而构型发生改变的蛋白质恢复并维持原有的三维构象，不致丧失功能而使机体得以存活。已有研究表明，除在热胁迫表达提高外，热激蛋白基因还在其它许多逆境如冷、干旱、重金属、病原菌等胁迫下高表达，是植物对逆境胁迫的一种防御机制，它可作为调控基因表达的转录因子，从而调控基因的表达，提高植物对逆境的耐受能力，如寒冷、干旱、盐渍等。唐国强等人发现用水杨酸处理香蕉幼苗的抗寒性明显提高，并用mRNA差异显示法分离出其中两个差异片段G和A，其中G片段的序列与大豆的两个与冷胁迫相关的高表达基因片段的部分序列有92％同源性，A片段未发现其同源性基因片段(康国章，朱国辉，等。(2004)。“用mRNA差异显示法分离冷胁迫香蕉幼苗叶片内水杨酸诱导表达的基因。”植物生理与分子生物学学报30(002)：225-228。)，表明这两个基因片段可能属于新的基因，但该文对这两个基因片段所在的基因全序列以及功能均未提及。

发明内容

本发明的目的在于提供一种与植物抗盐性相关的基因。

本发明的另一目的在于提供该基因在植物育种中的应用。

本发明实现上述目的的技术方案是：

一种与植物抗盐性相关的F1基因，其特征在于该基因的编码区序列为SEQ NO.1。

本发明基因是从经过0.5mmol/L水杨酸和7℃冷胁迫处理的香蕉幼苗叶片中分离出来的，命名为F1，编码区序列长1251bp，编码由416个氨基酸组成的蛋白，该蛋白的氨基酸序列为SEQ NO.2。通过在genbank中的比对结果发现，本发明F1基因与所编码的氨基酸序列与玉米的热激蛋白AAC08009有88％的同源性，与水稻的热激蛋白AAX95135也有88％的同源性，与其他基因的同源性都较低，因此可以推断本发明F1基因所编码的蛋白质可能属于热激蛋白。

本发明人发现，将本发明F1基因转入普通植株后，植株的抗盐性明显提高，这可能与该基因的表达产物能调节植物体内活性氧代谢系统的平衡有关。在盐胁迫下，植物体内活性氧代谢系统的平衡受到影响，活性氧的含量大大增加，抗氧化系统的活性大大降低。本发明F1基因在植物中表达后，其表达产物可能是作为调控基因表达的转录因子，调控活性氧代谢系统相关基因的表达，提高细胞的抗氧化系统的活性，从而增强了植物对盐的耐受性。另一方面，已有实验证明钙离子对盐胁迫信号调节也起着非常重要的作用，而F1基因的表达可能也有助于维持细胞体内钙离子的内稳态。

本发明F1基因可用于抗盐胁迫转基因植物的育种，具体方法可以是采用基因直接导入法将F1基因重组整合到植物基因组中，也可以通过构建F1基因的植物表达载体并转染到植物细胞中。

所述的采用基因直接导入法将所述F1基因重组整合到植物基因组中的方法由以下步骤组成：

(1)用引物SEQ NO.21和SEQ NO.22扩增所述F1基因获得序列为SEQ NO.1的DNA片段；