[发明专利]CIPK2在提高水稻抗/耐汞能力中的应用

说明书

本发明公开了一种CBL互作蛋白激酶基因的用途：用于构建转基植物，转基因植物具有汞胁迫抗/耐性。所述基因为拟南芥(Arabidopsis thaliana)基因AtCIPK2，用于构建转基因拟南芥，转基因拟南芥具有汞胁迫抗/耐性；所述基因为青藏高原一年生野生大麦(Hordeum spontaneum C.Koch)基因HsCIPK2，用于构建转基因拟南芥，转基因拟南芥具有汞胁迫抗/耐性；或是用于构建转基因水稻，转基因水稻具有汞胁迫抗/耐性。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域。具体的说，本发明涉及CIPK2在提高水稻抗/耐汞能力中的应用。

背景技术

为了适应不断变化的生存环境，植物必须应对各种生物和非生物胁迫，从而在进化过程中建立起一系列调控机制，如感知和解码各种胁迫信号、信号转导及胁迫相关基因的表达。在植物的生长和发育过程中，Ca²⁺信号是植物细胞逆境生理响应的中心调节者(Dodd et al.,2010)。Ca²⁺信号的变化首先被钙感受器感知和解码，再由钙感受器互作蛋白将信号传递到下游，从而激活下游早期响应基因的表达，最终引起各种生理响应或各种特定的应激反应(Zhu et al.,2013；郑仲仲等,2013)。在过去的十年中，钙调磷酸酶B类似蛋白(Calcinerurin B-like proteins；CBL)，即一种钙感受器，和CBL互作蛋白激酶(CBL-interacting protein kinases；CIPKs)，为一种Ca²⁺依赖的丝氨酸/苏氨酸激酶，已被证实是植物特有的一种信号系统，在植物应答各类胁迫过程中发挥重要调控功能(Hashimotoand Kudla,2011；de la Torre et al.,2013；沈金秋等,2014)。

虽然CBLs在感知胞内钙信号变化中起主导作用，但在CBL-CIPK信号模块中CIPKs是一个必不可少的组成部分。例如，在拟南芥中，AtCIPK6过表达能增加植物对盐胁迫的耐受性(Chen et al.,2013)，而下调AtCIPK6植物对盐胁迫的敏感性提高(Tripathi et al.,2009)。已有的研究表明，野生大麦(Hordeum brevisubulatum)HbCIPK2在拟南芥中的过表达增加植物对盐和渗透胁迫的抗性(Li et al.,2012)，盐生灌木白刺(Nitrariatangutorum)NtCIPK2在大肠杆菌细胞中的表达提高细胞对高盐度、碱度、渗透压、干燥、高温和低温胁迫耐受性(Zheng et al.,2014)，这些研究说明CIPK2对各种非生物胁迫的功能作用。但是，目前没有证据显示CIPK2是否参与重金属胁迫过程。

重金属已成为耕地土壤主要的污染物，重金属进入土壤后不能被土壤微生物所分解，易于在土壤中积累，被作物吸收，影响农新产品质量安全，通过食物链进而对人体健康产生危害(焦位雄等,2017；梁尧等,2013)。汞是一种持久性、高毒性、易生物富集的常见污染物(谷成等,2017)，而大米已成为中国内地人摄入汞的最重要途径(Zhang et al.,2010；Ao et al.,2017)。因此，提高水稻抗/耐汞能力，降低汞毒害具有重要的现实意义。

目前，现有已知的参与盐、渗透压、干燥等非生物胁迫的基因有AtCIPK6、NtCIPK2和HbCIPK2等，但是与重金属胁迫无任何关系。

基因AtCIPK2、HsCIPK2目前已知的功能是增加对盐、温度、干旱和渗透等胁迫的抗性，但是与重金属胁迫无任何关系。

上述参考文献具体如下：