[发明专利]提高小麦耐盐性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高小麦耐盐性的方法，属于小麦育种和分子生物学领域。

背景技术

环境胁迫严重影响作物的产量，而盐胁迫的影响尤其严重。据统计，耕地面积的20％和灌溉耕地的50％受到不同程度的盐渍化影响，而且受影响的面积逐年扩大。盐渍化在干旱和半干地区的影响更大，每年约有10万公顷的耕地因盐渍化而被荒废。如果盐渍化土壤可以被利用，估计可以增加约130万公顷的可用耕地。因此开展植物的抗盐性研究和开展植物抗盐育种具有重要的意义。小麦是我国和世界最重要的粮食作物之一，是人类生存的主要食物来源。普通小麦是不适宜在盐碱地种植的，通过转基因的方法培育耐盐的小麦品种种植于盐碱地，可极大的提高我国和世界的小麦产量，为世界的粮食安全做出贡献。同时通过在盐碱地种植耐盐碱的小麦可极大地改善盐碱地的生态环境。

通过传统育种的方法来提高作物的耐盐性能够获得的效果是非常有限的，这主要由于植物的耐盐性在分子及生理水平上都是由复杂的机制来调控的。在分子水平上，植物的耐盐性通常具有多基因性状的特点，而在生理水平上，盐土植物和具低耐盐性的植物也显示出很大范围的适应性，这给传统育种工作带来很大的困难。基因工程技术通过改变一个或几个基因的活性来提高植物的耐盐性，它是在基因水平上提高植物耐盐性，更具有精确性和稳定性，提高了育种的高效性，极大地加快了育种速度，对于我们了解耐盐植物复杂的性状以及耐盐机制也是非常必要的。

水是维系植物生长发育的重要成分，占活细胞鲜重的80％以上。以往普遍认为水分是通过简单的扩散方式自由进入植物细胞，但水通道蛋白(aquaporin)的发现证明水分是通过这种专一性的通道进入细胞内的。Maurel和Chrispeels等人认为水通道蛋白的发现是一个革命性的发现。高等植物水通道蛋白在干旱、盐、低温和营养亏缺等胁迫条件下的水分吸收过程中的作用尤其重要。

有学者认为，植物中一些水通道基因的表达是保守的，而另外一些则响应环境因子(如干旱和高盐)的变化而进行表达(Johansson et al.，2000)。水通道对胁迫的响应一般可分成两个方面：一是胁迫启动现存水通道基因的表达，提高表达速度，使水通道的数量迅速增加；二是胁迫诱导产生新的水通道基因，从而表达新的水通道(Yamaguchi^-Shinozaki et al.，1992；Fray et al.，1994)。Yamada等(1995)发现，冰草在面临高盐胁迫时水通道MipA、MipB和MipC的表达发生了变化，从而使植物在胁迫开始后的2天内，细胞膨压恢复到胁迫前的水平。

虽然迄今为止已从几十种植物中发现了水通道蛋白，但盐生植物的细胞质膜水通道蛋白基因的报道也较少，目前只从中等耐盐的盐生植物冰花克隆了水通道蛋白基因，与已报道的这些植物相比，盐生植物海蓬子具有更强耐盐性，其最适生长环境要求200mMNaCl高盐浓度，不仅可以在0～800mM盐浓度下生长也可以进行全海水灌溉培养。发明人通过抑制消减杂交的方法，克隆获得了一个海蓬子的水通道蛋白基因(SbPIP1)，构建了适宜于小麦基因枪转化的单子叶植物高效表达载体pAHC25-SbPIP1，采用基因工程的方法将海蓬子的SbPIP1基因导入普通小麦，提高小麦的耐盐性，目前未见报道。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前小麦耐盐种质资源贫乏状况，提供一种采用转基因方法将可提高植物耐盐性的盐生植物海蓬子的水通道蛋白基因SbPIP1基因导入普通小麦品种，从而提高小麦的耐盐性。

本发明目的是这样实现的：1.一种提高小麦耐盐性的方法，其特征在于以下步骤：

a)构建一个海蓬子的水通道蛋白基因SbPIP1的表达载体pAHC25-SbPIP1；

b)通过基因枪法将海蓬子的SbPIP1基因的表达载体pAHC25-SbPIP1导入受体小麦幼胚细胞；对所述的小麦幼胚细胞进行愈伤组织诱导、植株再生，获得转基因待选植株；

c)对转基因待选植株进行分子检测，获得阳性转基因植株；

d)阳性转基因植株通过自交和PCR筛选，获得T₄代转基因纯合株系；

e)对T₄代转基因纯合株系后代进行耐盐性筛选，获得耐盐的转基因植株。

在本发明中：所述的海蓬子水通道蛋白基因SbPIP1表达载体pAHC25-SbPIP1通过以下步骤获得：

A、制备质粒PUC18-PSN：