[發明專利]菊芋Na+/H+逆向轉運蛋白基因HtNHX1和HtNHX2及其應用

有效

• 申請號: 201310626326.0
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN103602688A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 徐國華;李青;余玲;劉兆普
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82;C12N5/10;A01H5/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 傅婷婷;徐冬濤

技術領域

本發明屬于基因工程技術領域，涉及菊芋Na⁺/H⁺逆向轉運蛋白基因HtNHX1和HtNHX2及其應用。

背景技術

菊芋(Helianthus?tuberosus?L.)俗稱洋姜，鬼子姜，屬于菊科(Compositae?family)向日葵屬(Helianthus?L.)的一種多年生草本植物(Kays?and?Nottingham,2007)。菊芋是一種集耐貧瘠、耐干旱、抗病蟲于一體的能源植物，有著極高的推廣應用價值和研究價值除此之外，在濱海及鹽漬土地上種植菊芋還能帶走土壤中的鹽分從而起到一定的脫鹽和洗鹽的作用，達到改良鹽漬土壤的目的(趙耕毛等，2005)。

鹽漬化危害是現代農業生產最常見的主要限制因子之一。全世界總共大約2.3億公頃的灌溉農地中約20%在不同程度上受到灌溉和施肥造成的鹽漬化危害(Flowers,1977;Zhu,2002;Flowers,2004)。鹽漬化抑制植物生長主要是由Na⁺和Cl-所引起的，而Na⁺是對植物造成離子特異傷害的最初原因(Flowers,1997;Tester?and?Daven_port,2003;Kronzucker?and?Britto,2011)。K⁺在植物細胞內濃度可達80-150mM,在作物抗鹽中具有非常重要的功能(Carden?et?al.,2003;Cuin?et?al.,2003)。在細胞質中，很多酶的活性能被K⁺激活而被Na⁺抑制(Flowers,1977；2004)。控制鹽脅迫下作物K⁺/Na⁺離子平衡，尤其是維持地上部高K⁺/低Na⁺的離子平衡，可增加作物的耐鹽性(Shabala?and?Cuin,2008)。植物對鹽的適應性存在著明顯的差異。除了耐鹽的鹽生植物，大多數農作物是鹽敏感的甜土植物。不同作物和品種耐鹽能力均存在非常大的差異，利用現代分子生物技術提高作物耐鹽能力已成為現代植物育種工作急需解決的關鍵問題之一。

擬南芥AtNHX1是克隆出的第一批植物Na⁺/H⁺逆向轉運蛋白基因(Apse?et?al.,1999;Gaxiola?et?al.,1999)。隨后，水稻(Fukuda?et?al.,1999)、牽牛花(Ohnishi?et?al.,2005)、葡萄(Hanana?et?al.,2007)、楊樹(Ye?et?al.,2009)等很多高等植物的液泡Na⁺/H⁺逆向轉運蛋白基因相繼得到克隆(Rodríguez-Rosales?et?al.,2009;Jiang?et?al.,2010)。根據序列相似性和表達部位分析，擬南芥基因組的6個NHX成員分成兩組：位于液泡膜的NHX1-4和位于內體(endosomal)的NHX5-6(Pardo?et?al.,2006;Rodriguez-Rosales?et?al.,2009;Bassil?et?al.,2011a,b)。最新研究表明在擬南芥中NHX1和NHX2兩者協同通過控制液泡pH和K⁺濃度的穩態平衡調控細胞擴展和花器官發育(Bassil?et?al.,2011b），而NHX5和NHX6兩者可能位于高爾基體(Golgi)和反面高爾基網(trans-Golgi?network)，有功能冗余，在trafficking?of?endosomal?cargo?to?the?vacuole、細胞增生(proliferation)和生長、植物抗鹽中起重要作用(Bassil?et?al.,2011a)