[發(fā)明專利]水稻鉀雙向整流型離子通道OsAKT2/3分子及應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110387618.4
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN102492028A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高南;李俊林;蘇彥華;李虹穎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院南京土壤研究所
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/79;C12N15/82;C12N15/84;A01H5/00
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及植物基因工程領(lǐng)域，具體涉及水稻雙向整流型鉀離子通道OsAKT2/3分子及應(yīng)用。

技術(shù)背景

鉀是植物細(xì)胞中最主要的滲透物質(zhì)，它一方面控制細(xì)胞的體積和膨壓，對細(xì)胞/組織的伸長和韌性有重要的調(diào)控作用，與作物體內(nèi)水分的保持和抗旱性密切相關(guān)；另一方面，K⁺控制細(xì)胞的膜電位，對作物吸收和運(yùn)輸營養(yǎng)離子具有非常重要的影響(印莉萍等，2006)。在植株內(nèi)部，由Shaker類型的鉀離子通道所介導(dǎo)的高通量K⁺流動(dòng)，是實(shí)現(xiàn)膜電位快速調(diào)控的基礎(chǔ)。擬南芥的Shaker類型通道家族由9類成員組成：KAT1、KAT2、AKT1、AKT5、AKT6、AKT2/3、AtKC1、SKOR和GORK，分為內(nèi)向整流型、雙向整流型和外向整流型(Véry?and?Sentenac，2003；Szczerba?et?al.，2009)。到目前為止，AKT2/3是Shaker類型通道中唯一的既主導(dǎo)K⁺內(nèi)流又允許在去極化情況下K⁺的滲漏性外流的通道，其電生理特征表現(xiàn)為弱向整流、能夠感應(yīng)K⁺水平并受鈣離子和質(zhì)子調(diào)控。其獨(dú)有的滲漏型電流，是該類通道與眾不同的特征，可能在生理上代表了在過量K⁺迅速吸收進(jìn)入細(xì)胞而導(dǎo)致膜電位去極化情況下，通過胞內(nèi)K⁺的滲漏從而實(shí)現(xiàn)對膜電位的精確微調(diào)作用，進(jìn)而增加鉀的體內(nèi)循環(huán)利用。

水稻是一年生禾本科作物，世界上近一半的人口以稻米為食。水稻缺鉀癥狀表現(xiàn)為：老葉葉尖及前端葉緣褐變或焦枯，同時(shí)出現(xiàn)褐色斑點(diǎn)；植株伸長受抑制而萎縮；葉色加深，呈暗綠色且無光澤；根系細(xì)弱，多褐根，老化早衰；抽穗不整齊，秕谷率增加，正常受精的谷粒也不飽滿，產(chǎn)量和品質(zhì)下降。除了合理施肥外，從水稻本身的鉀營養(yǎng)分子基礎(chǔ)研究入手，增加作物吸收鉀和體內(nèi)循環(huán)利用的效率。

從水稻基因組的數(shù)據(jù)分析，水稻存在已知的所有類型的植物鉀離子通道，至少有11個(gè)編碼Shaker型家族的鉀離子通道的基因。水稻的Shaker型鉀離子通道目前有4個(gè)結(jié)果：OsAKT1是電壓依賴的內(nèi)向整流鉀離子通道，對鹽脅迫敏感(Golldack?et?al.，2003；Fuchs?et?al.，2005)；OsKAT1能增加水稻細(xì)胞鉀的含量，增加對鹽脅迫的抗性(Obata?et?al.，2007；李等，2011)。如果能克隆到水稻中既主導(dǎo)K⁺內(nèi)流又允許K⁺的滲漏性外流的雙向整流型鉀離子通道并驗(yàn)證其功能，進(jìn)而篩選出可以利用的基因資源，為進(jìn)一步通過轉(zhuǎn)基因等技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)作物來提高其對鉀的有效利用能力奠定基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

解決的技術(shù)問題：本發(fā)明的目的是提供一種水稻鉀雙向整流型離子通道OsAKT2/3分子，通過其提高植物對鉀的有效利用能力。本發(fā)明的另一目的是提供上述水稻鉀雙向整流型離子通道OsAKT2/3分子在控制植物雙向整流和提高鉀營養(yǎng)利用方面的應(yīng)用。

技術(shù)方案：一種水稻雙向整流型鉀離子通道OsAKT2/3分子，其氨基酸序列如SEQ?ID?No.2所示。

編碼上述水稻雙向整流型鉀離子通道OsAKT2/3分子的基因。

編碼上述水稻雙向整流型鉀離子通道OsAKT2/3分子的基因，序列如SEQ?ID?No.1所示。

含上述水稻雙向整流型鉀離子通道OsAKT2/3分子基因的真核表達(dá)載體。

真核表達(dá)載體，所述真核表達(dá)載體為將水稻OsAKT2/3構(gòu)建到pCI或pTracer-CMV3載體，所得的到重組質(zhì)粒pCI-OsAKT2/3或pTracer-CMV3-OsAKT2/3。

本發(fā)明提供了所述水稻雙向整流型鉀離子通道OsAKT2/3分子在控制植物中既主導(dǎo)K⁺內(nèi)流又允許K⁺的滲漏性外流的雙向整流方面的應(yīng)用。從而，本發(fā)明也提供了一種控制植物雙向整流的方法，所述方法將所述水稻雙向整流型鉀離子通道OsAKT2/3分子基因?qū)胫参镏胁⒈磉_(dá)的步驟。

有益效果：本發(fā)明首先從粳稻(Oryza?sativa?L)中克隆得到了OsAKT2/3基因，驗(yàn)證了該水稻OsAKT2/3基因具有高效轉(zhuǎn)運(yùn)K⁺的功能，還有雙向整流型的特性。通過OsAKT2/3可轉(zhuǎn)運(yùn)鉀的能力，獲得了其它Sharker型家族基因不可比擬的既主導(dǎo)K⁺內(nèi)流又允許K⁺的滲漏性外流的雙向整流特征。并成功利用這一基因，提高植物對鉀的有效利用能力。

附圖說明