[发明专利]AtNRT1.8基因增强农作物对重金属或盐胁迫的抗性的应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物生物工程和植物改良基因工程领域。具体地说，本发明涉及 AtNRT1.8基因在增强作物对重金属、盐或干旱胁迫的抗性中的用途，以及通过转 入所述基因来改进植物对重金属、盐或干旱胁迫的抗性的方法及转基因植物。

背景技术

重金属镉污染对植物造成毒害的重要原因在于显著抑制重要的氮吸收同 化过程，导致植物体缺氮，体内蛋白质降解，因此对于作物的一个直接后果就 是严重减产。此外，重金属在作物可食用部位比如稻米内的积累，也会导致安 全品质的下降，对于食用这些受污染的食品的人或动物造成极大的安全危害。 其中最为著名的公害事件就是上世纪发生在日本的“痛痛病”事件，原因就在 于居民长期食用镉污染的大米导致骨骼松软易碎。

改革开放以来，中国的工业得到迅速发展，但环保措施相对滞后，导致了 包括重金属在内的严重环境污染。据10年前的不完全统计，我国受重金属污染 的耕地面积近2000万公顷，约占总耕地面积的1/5，受重金属污染的粮食达1200 万吨，而由于重金属污染导致的粮食减产也在1000万吨之上。国家环保总局的 监测表明重金属污染在我国有不断恶化的趋势 (http://www.sepa.gov.cn/natu/yjsp/)。

因此，分离并阐明调控植物重金属抗性的关键基因，并通过转基因技术培 育重金属抗性作物，将在生产上产生巨大的经济和社会效益。

我国农业面临的另外一个严重问题是由于长期灌溉导致的盐渍化胁迫，如 何提高作物对盐的抗性能力对于提高产量，解决中国的粮食安全也具有重大的 意义。

AtNRT1.8基因(AGI编号：At4g21680)属于NRT1基因家族，也称作POT/PTR 基因家族，在模式植物拟南芥中共有53个家族成员(见Tsay YF的综述，FEBS Letters，2007，581：2290-2300)，主要编码低亲和力硝酸根转运蛋白，也发现有部 分成员编码寡肽转运蛋白。AtNRT1.8基因序列及其结构如图1所示。

然而，本领域中尚未有任何涉及AtNRT1.8基因与植物(尤其是作物)对重金 属、盐或干旱胁迫的抗性之间关系的研究或报道。

发明内容

本发明的目的正是明确AtNRT1.8基因与作物对重金属、盐或干旱胁迫的抗 性之间的关系，为增强作物对重金属、盐或干旱胁迫的抗性提供了一种新的途 径。本发明的另一目的是提供具有增强的重金属、盐或干旱胁迫抗性的转基因 植物的制备方法及转基因植物。

在本发明的第一方面，提供AtNRT1.8基因或其编码的蛋白质或多肽在增强植 物对重金属的抗性、对盐胁迫的抗性或对干旱的抗性中的用途。

在一个优选例中，所述AtNRT1.8基因是拟南芥AtNRT1.8基因。

在另一优选例中，所述植物是双子叶植物或单子叶植物，优选作物。

在另一个优选例中，所述植物选自：禾本科植物、锦葵科棉属植物、十字花 科芸苔属植物、菊科植物、茄科植物、唇形科植物或伞形科植物，优选拟南芥、 棉花、油菜、水稻、玉米、小麦、大麦或高粱，更优选水稻、玉米、小麦、大 麦、拟南芥或棉花，最优选为水稻、玉米、小麦、拟南芥或棉花。

在本发明的一个实施方式中，所述蛋白质或多肽的序列选自：

(a)SEQ ID NO：3；或

(b)在(a)限定的氨基酸序列中经过取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有 增强植物对重金属或盐胁迫的抗性的活性的由(a)衍生的蛋白质或多肽。

在本发明的另一个实施方式中，所述AtNRT1.8基因是编码本发明所述蛋白质 或多肽的序列。

在本发明的另一个实施方式中，所述AtNRT1.8基因选自：

(i)SEQ ID NO：1、SEQ ID NO：2、SEQ ID NO：4或SEQ ID NO：5；或

(ii)在严格条件下与(ii)限定的序列杂交且具有增强植物对重金属或盐胁迫的 抗性的活性的分子。

在本发明的另一个实施方式中，所述增强植物对重金属的抗性表现为：降低 植物中的重金属含量。

在一个优选例中，所述增强植物对重金属的抗性表现为：没有重金属污染、 重金属污染较相同条件下种植的非转基因植物降低。