[发明专利]强耐盐抗旱植物的培育方法及其双价表达载体

说明书

技术领域：

本发明属于分子生物学和生物技术领域，涉及培育强耐盐抗旱植物的方法及其转基因载体。

背景技术：

干旱和土壤盐渍化是制约全球农牧业生产的两个最主要不利因素。目前，世界上干旱区总面积约为61亿公顷，约占全球陆地面积的40％(《环球时报》2009)。而且，由于温室气体排放，气温升高，水分蒸发加剧，致使某些半湿润地区也变成了干旱地区。此外，由于干旱和半干旱地区的强烈蒸发，使这些地区的土壤中富集了大量盐分而使土壤盐渍化、荒漠化。据统计，全球有各种盐渍土地约9.5亿公顷(Kovda&Szabolcs，Modelling of SoilSalinization and Alkalization.1979)；而且，由于耕地的次生盐渍化，盐渍土地面积还在不断增加。随着社会不断进步，人口急速膨胀，世界粮食出现严重危机；因此，在耕地资源愈趋匮乏和全球生态日益恶化的形势下，对大面积存在的干旱盐渍土地资源进行开发利用变得愈加迫切。

然而，令人遗憾的是，全球植物物种的99％，尤其是农作物对干旱和盐渍环境的耐受性都不强(Flowers T J and Colmer T D.2008.New Phytol.179(4)：945-63；Xiong L M and Zhu J K.Salt Tolerance.The ArabidopsisBook.2002)；因此，提高农作物以及其它植物的耐盐抗旱性是开发利用大面积存在的干旱盐渍土地资源的重要途径之一，也是解决粮食危机和应对全球气候变暖的重要手段。然而目前作物性状的改良主要依赖于传统育种。由于遗传物质的杂合性和优良品种数量以及其有限的抗逆性的限制，传统育种不但费时长而且成功几率小。庆幸的是：一方面，植物基因工程可以克服传统育种的缺陷，突破物种间优良抗逆基因资源转移的障碍，培育出传统育种方法所不能培育的新品种(系)；另一方面，干旱盐渍环境中的植物在漫长的生命史中演化出适应不良环境的独特机制，进化出大量对干旱盐渍环境具有强抗性的独特抗逆基因资源，为农作物抗旱耐盐性的遗传改良奠定了物质基础。

为了在干旱盐渍环境中生存，植物细胞必须维持很低的渗透势以保证在干旱条件下根系能从土壤中吸收水分以及减少叶片细胞的水分散失。尽管植物可以合成大量“兼性”有机溶质，如糖类(蔗糖)、糖醇类(山梨醇)、氨基酸类(脯氨酸)、甲基化脯氨酸类化合物(甲基脯氨酸)、甜菜碱类(甘氨酸甜菜碱)和甲基磺酸化合物(β-二甲基巯基丙酸盐，DMSP)(Hasegawa PM，Bressan R A，Zhu J K，Bohnert H J.2000.Annual Review of PlantPhysiology and Plant Molecular Biology.51：463-499；Rhodes D，HansonA D.1993.Annual Review of Plant Physiology and Plant MolecularBiology 44：357-384)等进行渗透调节；但其不仅消耗了大量的C源和N源，而且在合成过程中还需要耗费相当的能量。因此，合成有机渗透调节物质并不是一种理想的渗透调节方式。然而，已有的研究多集中于“兼性”有机溶质合成基因的遗传转化。因此，本发明的动因之一是规避采用合成有机渗透调节物质以提高作物耐盐抗旱性的不足之处，通过增强无机离子的吸收与积累以有效提高植物的渗透调节能力。