[发明专利]SAM1基因在增强植物抗高盐耐受中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程领域，具体地，涉及一种拟南芥基因SAM1的应用，尤其涉及SAM1在植物抗高盐胁迫中的应用，同时还涉及SAM1基因在培育抗高盐胁迫转基因植物品种方面的应用。

背景技术

植物在生长发育过程中要受到许多外界环境条件和内部生理状况的影响，包括许多胁迫条件如高盐等。高盐胁迫是我国农作物生产面临的重大问题之一。高盐胁迫在细胞以及个体水平上扰乱了水电势平衡以及离子分布，导致细胞内的分子受损，从而导致植物生长停滞以至于死亡。盐胁迫所导致的农作物产量的降低成为制约我国农业发展的一个重要因素。乙烯是一个关键的胁迫信号分子，许多逆境生态，包括洪水，干旱，高温或低温，金属和盐等非生物逆境及病虫害侵染等，都能诱发乙烯的大量增加，胁迫一旦解除，随即恢复正常水平，因此乙烯常被称为胁迫激素。植物体在胁迫条件下自身能通过相应特定基因的表达来适应这种胁迫条件。并且植物激素如乙烯等参与了这些基因的表达调控。同样植物激素乙烯处理亦可诱导以上基因表达，从而促进植物对环境的适应。

几乎所有的植物组织都能产生乙烯，但大多数情况下浓度都很低。Yang和Hoffman通过一系列精巧的实验阐明了乙烯的合成途径。乙烯衍生自甲硫氨酸，它的产生过程分为以下几个步骤：(1)甲硫氨酸在S-腺苷甲硫氨酸合成酶(Sadometsynthetase，SAMS)催化下变成S-腺苷甲硫氨酸(SAM)。SAM是植物体内主要的甲基供体，用做许多生化合成途径的底物，例如乙烯合成途径和精胺/亚精胺合成途径等。(2)SAM在ACC合酶(ACC synthase，ACS)的催化下产生氨基环丙烷羧(1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid，ACC)和5’-甲硫腺苷(MTA)。ACC合酶是整个乙烯合成途径中的关键酶和限速酶。ACC用于产生乙烯；MTA则通过甲硫氨酸循环变回甲硫氨酸。(3)ACC在ACC氧化酶(ACC oxidase，ACO)催化下产生乙烯。

早在上世纪80年代，就有研究发现外源施加10mM ACC(1-Aminocyclopropane-1-Carboxylic Acid，乙烯合成前体)能够减轻100mM NaCl对莴苣种子萌发的抑制作用。我们研究发现乙烯生物合成的一个上游基因S-ADENOSYLMETHIONINE SYNTHETASE-1(SAM1，AT1G02500)在增强植物对高盐的耐受性中具有重要作用。通过农杆菌介导的方法构建的诱导性过表达SAM1的转基因植物(SAM1OE)对高盐胁迫具有很强的耐受性。与野生型相比，表现为在高盐(200mM NaCl)培养基上具有高的萌发率(约25％)与存活率(约80％)。另外，诱导性过表达SAM1不影响植物的正常生长发育。此项研究进一步阐述了乙烯在增强植物抗盐胁迫中的重要作用以及通过转基因增强乙烯的合成从而培育新的作物品种提供了新思路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因SAM1在增强植物对高盐耐受性方面的应用，以拓宽基因SAM1的应用范围。

本发明的目的还在于提供一种拟南芥基因SAM1在培育抗高盐胁迫转基因植物方面的应用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了一种诱导性超表达拟南芥基因SAM1在植物抗高盐胁迫方面的应用。

所述的基因为SAM1，其核苷酸序列如Seq ID No：1。在GenBank中的编号为AT1G02500，CDS的长度为1 182bp。把SAM1的全长CDS克隆到一个诱导性植物表达载体上，获得了转基因植物。并且分析了转基因植物对高盐胁迫的耐受性，实验表明，过表达SAM1的植株大大增强了对高盐胁迫的耐受性。与野生型相比，表现为在高盐(200mM NaCl)培养基上具有高的萌发率(约25％)与存活率(约80％)。另外，诱导性过表达SAM1不影响植物的正常生长发育。SAM1功能的分析为获得高盐耐受性的植物新品种提供了理论和方法的基础。

本发明过表达SAM1基因能够增强植物对高盐胁迫的耐受性，因此能够作为外源基因参与培育具有高盐胁迫耐受性的转基因植物，具有潜在的应用价值，适于推广应用。本发明为通过基因工程手段增强作物对高盐胁迫的抗性以及培育抗盐性提高的植物品种提供了新的思路。

附图说明