[發(fā)明專利]沙冬青的焦磷酸酶及其編碼基因與應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010519920.6
• 申請日: 2010-10-26
• 公開（公告）號: CN102002485A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒯本科;魏強(qiáng);郭玉娟;梁寧菁
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: C12N9/14
• 分類號: C12N9/14;C12N15/55;C12N15/63;C12N5/10;A01H5/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于植物基因工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種液泡膜焦磷酸酶及其編碼基因與應(yīng)用，特別是涉及沙冬青的焦磷酸酶及其編碼基因與應(yīng)用。

背景技術(shù)

鹽害和干旱是限制農(nóng)作物生長的兩大限制因子。中國的干旱區(qū)面積占全國總面積的1/3，鹽堿土廣泛分布于其中，干旱與鹽漬并存嚴(yán)重限制了我國農(nóng)作物產(chǎn)量的提高和農(nóng)業(yè)發(fā)展。因此，了解和研究植物耐鹽堿抗干旱脅迫的機(jī)制；從我國特有的資源生物中克隆抗鹽耐干旱基因，獲得寶貴的基因資源；培育耐干旱耐鹽堿農(nóng)作物具有重要的現(xiàn)實(shí)和戰(zhàn)略意義。

植物在長期進(jìn)化過程中，形成了一系列抵抗干旱和鹽漬脅迫的適應(yīng)機(jī)制。如在細(xì)胞中積累無害的可溶性小分子物質(zhì)；通過Na⁺外排途徑將Na⁺排出細(xì)胞以及提高下游抵抗氧化傷害的抗氧化酶的活性等等。其中通過Na⁺/H⁺反向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在液泡中積累Na⁺一方面可以降低Na⁺在細(xì)胞質(zhì)的含量，降低Na⁺的毒害性；另一方面還可以降低細(xì)胞水勢，能夠讓植物在高鹽溶液中獲得和保持更多的水分[Cixin?He等(2005)，Plant?Cell?Physiol.?46(11):?1848–1854]。

NHX基因家族是植物中Na⁺區(qū)隔化至液泡的關(guān)鍵基因，而液泡膜焦磷酸酶則為Na⁺區(qū)隔化過程提供質(zhì)子電化向?qū)W梯度[Gao?F等，?Cloning?of?an?H+-PPase?gene?from?Thellungiella?halophila?and?its?heterologous?expression?to?improve?tobacco?salt?tolerance.?Journal?of?Experimental?Botany?57:3259-3270(2006)]。迄今為止，人們已經(jīng)從擬南芥、小麥、鹽芥等植物中分離得到了液泡膜焦磷酸酶基因[Gaxiola?RA?等?(2001)?Drought-?and?salt-tolerant?plants?result?from?overexpression?of?the?AVP1?H+-pump.?P?Natl?Acad?Sci?USA?98:11444-11449;?Brini?F等?(2007)?Overexpression?of?wheat?Na⁺/H⁺?antiporter?TNHX1?and?H⁺-pyrophosphatase?TVP1?improve?salt-?and?drought-stress?tolerance?in?Arabidopsis?thaliana?plants.?Journal?of?Experimental?Botany?58:301-308；Gao?F等(2006),?Cloning?of?an?H⁺-PPase?gene?from?Thellungiella?halophila?and?its?heterologous?expression?to?improve?tobacco?salt?tolerance.?Journal?of?Experimental?Botany?57:3259-3270]。人們已經(jīng)對焦磷酸酶基因的結(jié)構(gòu)功能已研究得較為詳細(xì)。目前，研究人員已經(jīng)對焦磷酸酶基因進(jìn)行了酶學(xué)性質(zhì)、分子結(jié)構(gòu)、表達(dá)調(diào)控、酵母突變體的功能互補(bǔ)以及過量表達(dá)等多方面的研究。焦磷酸酶基因?qū)τ谥参锏哪望}性、體內(nèi)離子動態(tài)平衡以及整個(gè)的植物發(fā)育過程，都起到非常重要的作用。