[发明专利]菊芋Na+/H+逆向转运蛋白基因HtNHX1和HtNHX2及其应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，涉及菊芋Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因HtNHX1和HtNHX2及其应用。

背景技术

菊芋(Helianthus tuberosus L.)俗称洋姜，鬼子姜，属于菊科(Compositae family)向日葵属(Helianthus L.)的一种多年生草本植物(Kays and Nottingham,2007)。菊芋是一种集耐贫瘠、耐干旱、抗病虫于一体的能源植物，有着极高的推广应用价值和研究价值除此之外，在滨海及盐渍土地上种植菊芋还能带走土壤中的盐分从而起到一定的脱盐和洗盐的作用，达到改良盐渍土壤的目的(赵耕毛等，2005)。

盐渍化危害是现代农业生产最常见的主要限制因子之一。全世界总共大约2.3亿公顷的灌溉农地中约20%在不同程度上受到灌溉和施肥造成的盐渍化危害(Flowers,1977;Zhu,2002;Flowers,2004)。盐渍化抑制植物生长主要是由Na⁺和Cl-所引起的，而Na⁺是对植物造成离子特异伤害的最初原因(Flowers,1997;Tester and Daven_port,2003;Kronzucker and Britto,2011)。K⁺在植物细胞内浓度可达80-150mM,在作物抗盐中具有非常重要的功能(Carden et al.,2003;Cuin et al.,2003)。在细胞质中，很多酶的活性能被K⁺激活而被Na⁺抑制(Flowers,1977；2004)。控制盐胁迫下作物K⁺/Na⁺离子平衡，尤其是维持地上部高K⁺/低Na⁺的离子平衡，可增加作物的耐盐性(Shabala and Cuin,2008)。植物对盐的适应性存在着明显的差异。除了耐盐的盐生植物，大多数农作物是盐敏感的甜土植物。不同作物和品种耐盐能力均存在非常大的差异，利用现代分子生物技术提高作物耐盐能力已成为现代植物育种工作急需解决的关键问题之一。

拟南芥AtNHX1是克隆出的第一批植物Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因(Apse et al.,1999;Gaxiola et al.,1999)。随后，水稻(Fukuda et al.,1999)、牵牛花(Ohnishi et al.,2005)、葡萄(Hanana et al.,2007)、杨树(Ye et al.,2009)等很多高等植物的液泡Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因相继得到克隆(Rodríguez-Rosales et al.,2009;Jiang et al.,2010)。根据序列相似性和表达部位分析，拟南芥基因组的6个NHX成员分成两组：位于液泡膜的NHX1-4和位于内体(endosomal)的NHX5-6(Pardo et al.,2006;Rodriguez-Rosales et al.,2009;Bassil et al.,2011a,b)。最新研究表明在拟南芥中NHX1和NHX2两者协同通过控制液泡pH和K⁺浓度的稳态平衡调控细胞扩展和花器官发育(Bassil et al.,2011b），而NHX5和NHX6两者可能位于高尔基体(Golgi)和反面高尔基网(trans-Golgi network)，有功能冗余，在trafficking of endosomal cargo to the vacuole、细胞增生(proliferation)和生长、植物抗盐中起重要作用(Bassil et al.,2011a)