[发明专利]花花柴质膜Na+

说明书

本发明公开了一种花花柴质膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白及其编码基因与应用。所述花花柴质膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白KcSOS1为序列表中SEQ ID No.2所示的氨基酸残基序列；编码其的基因序列如SEQ ID No.1所示。实验证明：花花柴KcSOS1基因导入至烟草中，能够显著增强转基因烟草的抗盐性。本发明提供的花花柴KcSOS1基因可用于提高作物的抗盐胁迫性能，在作物和优良牧草的耐盐遗传改良领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，具体地说，涉及一种花花柴质膜 Na⁺/H⁺逆向转运蛋白KcSOS1及其编码基因与应用。

背景技术

干旱和土壤盐渍化是限制植物生长、发育的主要环境因素。全球约有10亿公顷盐碱地，其中我国盐碱地约占全球总面积的10％(王遵亲等,1993；Rozema和Flowers,2008)；特别是近年来频繁的旱涝气候变化导致我国土壤盐碱化现象日益加重，严重制约着我国农牧业生产和生态环境建设(Guo等,2013,2015)。因此，在盐碱地面积不断扩大和愈趋频繁的背景之下，如何行之有效的控制和减轻土壤盐碱化已成为目前亟待解决的问题。

植物细胞抵御盐害的主要策略有Na⁺外排和Na⁺区域化(Guo等, 2013)。其中，在Na⁺外排过程中，质膜H⁺-ATPase利用水解ATP的能量把H⁺从细胞质中泵出细胞，产生跨膜H⁺电化学势梯度，驱动质膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白SOS1将Na⁺外排出胞外，降低胞质内Na⁺浓度，从而减轻了Na⁺对细胞质的毒害(Niu等,1995；Shi等,2000；Zhu 等,2003)。Shi等(2000)从拟南芥(Arabidopsis thaliana)中鉴定出第一个高等植物质膜上的质膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因AtSOS1；将其在拟南芥中过表达，显著降低Na⁺在细胞中的积累，增强了植株的抗盐性(Shi等,2003)。同样，Feki等(2014)也发现，在拟南芥atsos1突变体中过量表达硬粒小麦(Triticum durum)TdSOS1，与对照相比，盐处理后转基因植株积累了更少的Na⁺和更多的K⁺，显著增强了其的抗盐性。另外，当质膜Na⁺/H⁺逆向转运活性受到抑制时，拟南芥突变体atsos1根部H⁺内流降低，细胞质发生碱化，pH升高(Shabala等,2005；Guo等,2009)；与此同时，根部细胞质膜和液泡膜上与pH调节相关的基因如AHA1、AHA2、AVA-P4和AVP1的表达丰度均显著下降，但atsos1突变体和野生型植株根中Na⁺浓度并无显著差异，表明SOS1 在Na⁺大量进入细胞造成离子毒害之前通过调控根细胞中与pH调节相关的基因表达来维持细胞正常的PH(Oh等,2010)。可见，质膜 Na⁺/H⁺逆向转运蛋白SOS1介导的Na⁺外排在调节胞内离子稳态及其提高植物耐盐性中起着非常重要的作用(Guo等,2012；Britto和 Kronzucker,2015)。