[发明专利]玉米大斑病菌STK1基因在植物抗盐方面的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种玉米大斑病菌基因STK1（Setosphaeria turcica kinase 1）在抗逆方面的应用，尤其涉及该基因STK1在抗盐方面的应用，同时还涉及该基因STK1在培育抗盐转基因植物品种方面的应用，属于基因工程领域。

背景技术

目前世界人口迅速增长，据有关人士预测，到2050年世界人口有可能达到60亿到93亿（http://www.unfpa.org/swp/2001/）。然而，粮食产量却没有相应的增加，与之相反，由于外界各种逆境胁迫因素（如盐害、冻害、高温、干旱、化学污染物、养分流失等）的负面影响，粮食的产量受到严重影响。在植物生长环境中的各种逆境胁迫因素中，非生物胁迫是导致产量下降的重要因素之一，综合能造成主要粮食作物减产50%左右，每年造成的直接经济损失达数千亿美元。在非生物胁迫中，高盐胁迫是最严重的环境胁迫因子，在世界的大部分区域，农业尤其是灌溉农业严重的受到盐胁迫的影响，对全球水浇地至少造成20%的减产。耕地盐渍化趋势越来越严重，每年的盐渍化耕地大约200万公顷，对世界的农业生产及粮食安全造成十分严重的威胁。另外，全世界盐碱地约占陆地面积的1/3，咸水资源约占地球面积的3/4，因此丰富的盐碱地和咸水资源的开发和利用成为应对人口不断增加、耕地日趋减少和淡水资源严重不足的严重压力的重要途径之一。随着基因工程的发展，培育耐盐、耐旱作物品种，对盐碱地的开发和利用具有重要意义。

在自然条件下，生物的生长发育依赖于对外界环境改变的及时识别以及如何对新环境作出相应反应。高渗透压环境是重要的胁迫因子之一，高渗透压能引起细胞脱水并破坏胞内正常生理代谢。适应细胞外环境的变化对细胞生存至关重要。研究表明，在生物体内，外界环境的胁迫信号可以激活细胞信号转导途径，从而引发一系列的生理生化反应以应对外界环境的变化。其中，MAPK（mitogen-activated protein kinase，促分裂原活化蛋白激酶）级联途径是这些途径中最重要的信号转导途径之一。

玉米大斑病菌STK1基因编码渗透调节相关的MAPK蛋白，它不仅能够互补酿酒酵母HOG1基因（酵母体内编码渗透调节相关MAPK基因）的缺失进而执行抗盐功能，而且STK1基因对于钠盐胁迫有较强的抵御能力（李坡，2006）。拟南芥作为高等模式植物，其自身对于外界渗透环境的变化十分敏感，在长期的进化过程中形成了复杂多样的抗盐机制。据报道，拟南芥的MAPK基因MPK3、MPK4、MPK6与抗盐有关。通过酿酒酵母功能互补研究发现，拟南芥的MPK3、MPK4、MPK6基因能够代替酵母HOG1在酵母渗透调节的MAPK信号转导途径中发挥功能，使hog1Δ（HOG1基因缺失突变体）恢复了对盐胁迫的抗性，证实了拟南芥的MPK3、MPK4、MPK6基因确实能够调控渗透执行抗盐功能，但其抗钠盐的能力远不及玉米大斑病菌的STK1基因（李坡等，2012）。由于在植物的盐胁迫因子中，钠盐为主要的胁迫因子，因此分析STK1基因在模式植物拟南芥中的抗盐功能，将为植物耐盐植物的培育提供遗传资源，具有重要的实际应用价值。

发明内容

1. 本发明的目的在于提供玉米大斑病菌STK1基因在植物抗盐中的应用，以拓展基因的应用范围。

2. 本发明首次提供了一种玉米大斑病菌STK1基因在植物抗盐中的功能。

3. 本发明的技术方案涉及涉及在培育抗盐转基因植物方面的应用

4. 为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了构建玉米大斑病菌STK1基因在模式植物拟南芥中的超表达株系，研究该基因的拟南芥转基因株系在盐胁迫的刺激下与野生型拟南芥的表型。

5. 获得了STK1基因的拟南芥转基因株系。

6. 在盐胁迫下，本发明所述基因的拟南芥转基因株系种子萌发率均高于野生型拟南芥。

7. 在盐胁迫下，本发明所述基因的拟南芥转基因株系根长受抑制程度小于野生型拟南芥。

8. 在盐胁迫下，本发明所述基因的拟南芥转基因株系成苗的抗盐能力强于野生型拟南芥。