[发明专利]耐盐相关蛋白GhIPUT1及其编码基因的应用

说明书

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及耐盐相关蛋白GhIPUT1及其编码基因的应用。本发明提供的GhIPUT1蛋白可以显著的增加棉花单株铃数，提高单株籽棉产量，实现棉花高产与耐盐的协同改良。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及耐盐相关蛋白GhIPUT1及其编码基因的应用。

背景技术

棉花是我国最重要的经济作物，具有较强的耐盐碱能力，被认为是改良盐碱地的先锋植物之一(Kong et al.,2016；Wang et al,2017)。据不完全统计，我国约有2.7×106hm²的盐碱地先后开发植棉，已成为世界上盐碱地植棉规模最大的国家(刘雅辉等,2014)。虽然棉花是一种耐盐的农作物，但土壤盐分浓度过大也会对棉花产生严重的危害，尤其是萌发期和苗期对盐胁迫十分敏感(Peng et al.,2017；Wang et al.,2019)。在盐碱地植棉时，时常表现出棉花成苗难、僵苗不长，甚至缺苗断垄、大片死苗以及产量低而不稳等现象，盐碱地立苗难和单株产量差长期困扰棉花生产(蒋玉蓉等,2006；刘剑光等,2011)。土壤盐渍化已经成为全国乃至全世界农业可持续发展的限制因子之一，解决土壤盐渍化问题也成为全球关注的热点和难点；棉花的耐盐性研究对盐碱地的综合开发和利用，以及我国棉花的可持续发展都具有重要的战略意义。

植物响应盐胁迫会产生Ca²⁺信号，但长久以来，控制细胞外的Na⁺感知以及驱动盐诱导的Ca²⁺信号传导的成分和机制尚不清楚。胡章立研究组与合作者基于Ca²⁺成像的遗传筛选，从拟南芥中首次发现了质膜中MOCA1是形成细胞质膜外侧的糖基肌醇磷酰神经酰胺(GIPC)的葡糖醛酸基转移酶(IPUT1)，揭示了鞘糖脂GIPC作为盐受体介导Ca²⁺内流的机制(Jiang et al.,2019)。该研究发现，盐胁迫下Na⁺首先与细胞质膜外的盐受体鞘糖脂GIPC结合，造成质膜外侧电势变化，随后质膜的Ca²⁺内流通道开启，细胞内Ca²⁺浓度上升，随后SOS1的Na⁺运转通路被激活，植物在盐胁迫下的耐盐性机制响应得以启动(Jiang et al.,2019；廖婕等,2021；王雷等,2021)。不同于动物的盐感受离子通道，植物特异的鞘糖脂GIPC是第一个被发现的非离子通道盐受体(Jiang et al.,2019；Steinhorst et al.,2019)，这种盐胁迫响应机制可能意味着脂质参与了不同环境盐胁迫水平的适应，可用于提高作物的耐盐性。

盐受体GIPC(葡萄糖磷脂酰肌醇神经酰胺)是植物质膜中脂双层外层的主要成分，占质膜膜脂的40％，可以为转基因工程抗盐作物提供潜在的分子遗传目标(Steinhorst etal.,2019；王雷等,2021)。肌醇磷酰神经酰胺葡萄糖醛酸转移酶1(IPUT1)是负责IPC葡萄糖醛酸化生成GIPC糖基化途径的唯一酶，因此IPUT1在作物抗性遗传改良中可能起着重要作用(王美玲,2020；Tartaglio et al.,2017)。目前，未见有关于IPUT1在棉花中的功能及耐盐性的研究报道。

发明内容

本发明提供耐盐相关蛋白GhIPUT1及其编码基因的应用，发现了过表达GhIPUT1株系实现了高产与耐盐的协同改良，具有重大的应用潜力。

本发明提供GhIPUT1蛋白或其编码基因、或含有其编码基因的生物材料在调控植物耐盐能力或调控植物植株高度中的应用。

本发明提供GhIPUT1蛋白或其编码基因、或含有其编码基因的生物材料在提高植物耐盐能力或提高植物植株高度中的应用。

根据所述应用，所述植物为双子叶植物或单子叶植物。

根据所述应用，所述双子叶植物包括棉花、拟南芥、烟草中的一种或多种；所述单子叶植物包括水稻、玉米、小麦中的一种或多种。

优选地，所述植物包括棉花和/或拟南芥。