[發(fā)明專利]玉米大斑病菌STK1基因在植物抗鹽方面的應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410035524.4
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103820491A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李坡;董金皋;谷守芹
• 申請（專利權(quán)）人: 河北農(nóng)業(yè)大學;河北省農(nóng)林科學院植物保護研究所
• 主分類號: C12N15/84
• 分類號: C12N15/84;A01H5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種玉米大斑病菌基因STK1（Setosphaeria?turcica?kinase?1）在抗逆方面的應(yīng)用，尤其涉及該基因STK1在抗鹽方面的應(yīng)用，同時還涉及該基因STK1在培育抗鹽轉(zhuǎn)基因植物品種方面的應(yīng)用，屬于基因工程領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前世界人口迅速增長，據(jù)有關(guān)人士預測，到2050年世界人口有可能達到60億到93億（http://www.unfpa.org/swp/2001/）。然而，糧食產(chǎn)量卻沒有相應(yīng)的增加，與之相反，由于外界各種逆境脅迫因素（如鹽害、凍害、高溫、干旱、化學污染物、養(yǎng)分流失等）的負面影響，糧食的產(chǎn)量受到嚴重影響。在植物生長環(huán)境中的各種逆境脅迫因素中，非生物脅迫是導致產(chǎn)量下降的重要因素之一，綜合能造成主要糧食作物減產(chǎn)50%左右，每年造成的直接經(jīng)濟損失達數(shù)千億美元。在非生物脅迫中，高鹽脅迫是最嚴重的環(huán)境脅迫因子，在世界的大部分區(qū)域，農(nóng)業(yè)尤其是灌溉農(nóng)業(yè)嚴重的受到鹽脅迫的影響，對全球水澆地至少造成20%的減產(chǎn)。耕地鹽漬化趨勢越來越嚴重，每年的鹽漬化耕地大約200萬公頃，對世界的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及糧食安全造成十分嚴重的威脅。另外，全世界鹽堿地約占陸地面積的1/3，咸水資源約占地球面積的3/4，因此豐富的鹽堿地和咸水資源的開發(fā)和利用成為應(yīng)對人口不斷增加、耕地日趨減少和淡水資源嚴重不足的嚴重壓力的重要途徑之一。隨著基因工程的發(fā)展，培育耐鹽、耐旱作物品種，對鹽堿地的開發(fā)和利用具有重要意義。

在自然條件下，生物的生長發(fā)育依賴于對外界環(huán)境改變的及時識別以及如何對新環(huán)境作出相應(yīng)反應(yīng)。高滲透壓環(huán)境是重要的脅迫因子之一，高滲透壓能引起細胞脫水并破壞胞內(nèi)正常生理代謝。適應(yīng)細胞外環(huán)境的變化對細胞生存至關(guān)重要。研究表明，在生物體內(nèi)，外界環(huán)境的脅迫信號可以激活細胞信號轉(zhuǎn)導途徑，從而引發(fā)一系列的生理生化反應(yīng)以應(yīng)對外界環(huán)境的變化。其中，MAPK（mitogen-activated?protein?kinase，促分裂原活化蛋白激酶）級聯(lián)途徑是這些途徑中最重要的信號轉(zhuǎn)導途徑之一。

玉米大斑病菌STK1基因編碼滲透調(diào)節(jié)相關(guān)的MAPK蛋白，它不僅能夠互補釀酒酵母HOG1基因（酵母體內(nèi)編碼滲透調(diào)節(jié)相關(guān)MAPK基因）的缺失進而執(zhí)行抗鹽功能，而且STK1基因?qū)τ阝c鹽脅迫有較強的抵御能力（李坡，2006）。擬南芥作為高等模式植物，其自身對于外界滲透環(huán)境的變化十分敏感，在長期的進化過程中形成了復雜多樣的抗鹽機制。據(jù)報道，擬南芥的MAPK基因MPK3、MPK4、MPK6與抗鹽有關(guān)。通過釀酒酵母功能互補研究發(fā)現(xiàn)，擬南芥的MPK3、MPK4、MPK6基因能夠代替酵母HOG1在酵母滲透調(diào)節(jié)的MAPK信號轉(zhuǎn)導途徑中發(fā)揮功能，使hog1Δ（HOG1基因缺失突變體）恢復了對鹽脅迫的抗性，證實了擬南芥的MPK3、MPK4、MPK6基因確實能夠調(diào)控滲透執(zhí)行抗鹽功能，但其抗鈉鹽的能力遠不及玉米大斑病菌的STK1基因（李坡等，2012）。由于在植物的鹽脅迫因子中，鈉鹽為主要的脅迫因子，因此分析STK1基因在模式植物擬南芥中的抗鹽功能，將為植物耐鹽植物的培育提供遺傳資源，具有重要的實際應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容

1.?本發(fā)明的目的在于提供玉米大斑病菌STK1基因在植物抗鹽中的應(yīng)用，以拓展基因的應(yīng)用范圍。

2.?本發(fā)明首次提供了一種玉米大斑病菌STK1基因在植物抗鹽中的功能。

3.?本發(fā)明的技術(shù)方案涉及涉及在培育抗鹽轉(zhuǎn)基因植物方面的應(yīng)用

4.?為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案采用了構(gòu)建玉米大斑病菌STK1基因在模式植物擬南芥中的超表達株系，研究該基因的擬南芥轉(zhuǎn)基因株系在鹽脅迫的刺激下與野生型擬南芥的表型。

5.?獲得了STK1基因的擬南芥轉(zhuǎn)基因株系。

6.?在鹽脅迫下，本發(fā)明所述基因的擬南芥轉(zhuǎn)基因株系種子萌發(fā)率均高于野生型擬南芥。

7.?在鹽脅迫下，本發(fā)明所述基因的擬南芥轉(zhuǎn)基因株系根長受抑制程度小于野生型擬南芥。

8.?在鹽脅迫下，本發(fā)明所述基因的擬南芥轉(zhuǎn)基因株系成苗的抗鹽能力強于野生型擬南芥。