[發明專利]過表達TaHAK1在提高水稻鉀脅迫耐性中的應用

有效

• 申請號: 202011589308.6
• 申請日: 2020-12-29
• 公開（公告）號: CN112608927B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 李鴿子;康國章;柳海濤;王鵬飛;劉金;張丹丹
• 申請（專利權）人: 河南農業大學
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82;A01H5/06;A01H5/12;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 董大媛

本發明屬于轉基因植物領域，特別是涉及過表達TaHAK1在提高水稻鉀脅迫耐性中的應用。本發明提供了過表達TaHAK1在提高水稻鉀脅迫耐性中的應用。本發明過表達TaHAK1基因的水稻在低鉀及缺鉀的狀態下仍能夠表現出優良的成長狀態，植株的干重、根系和葉片的生物量顯著高于對照植株，在低鉀條件下，轉基因水稻植株的K含量在根系和葉片中積累均顯著上升；在缺鉀條件下，過表達TaHAK1基因則影響了K在水稻根系向葉片的轉移，有效提高了轉基因水稻耐低鉀的能力。

技術領域

本發明屬于轉基因植物領域，特別是涉及過表達TaHAK1在提高水稻鉀脅迫耐性中的應用。

背景技術

鉀(K)是植物生長發育必需的營養元素之一。它參與了植物一系列生理和生化過程，如維持細胞滲透壓、維持電荷平衡、調節酶的活性、參與蛋白質代謝、影響植物體內的離子平衡、影響植物的光合作用及細胞的生長等方面，對植物生長發育具有重要的作用。此外，K作為成土母質礦物構成元素之一，盡管在大多數土壤中K含量較高，但由于土壤次生礦物固定以及植物對根際有效鉀耗竭等因素的影響，導致目前耕地土壤中植物可利用的有效K含量偏低。冬小麥的K利用率為31.5％，約有1/3土壤存在有效K缺乏的問題，這已成為困擾農業可持續發展的重要因素之一。因此，增強作物對土壤中K的吸收和轉運，提高K肥利用效率，是我國農業可持續發展亟待解決的問題。

植物為適應不同土壤中不斷變化的K離子含量所形成的脅迫耐性，其體內已形成了較為完善的K離子吸收、轉運、利用等調控機制。如植物在缺K 條件下，由于其在植物體內較強的移動性，K可以從成熟組織轉運到幼嫩組織器官中維持植株的生命活動；植物生育后期，K還可以從植株衰老組織運輸到種子等結實器官。此外，由于植物在土壤中吸收不同礦物質產生拮抗作用也可導致K離子不被充分吸收利用。因此，提高植物K吸收利用能力可以保障植物從源到庫的運輸，是農作物可持續發展的重要措施之一。現有技術中有關植物對鉀脅迫耐性的相關研究鮮有成效。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了過表達TaHAK1在提高水稻鉀脅迫耐性中的應用。本發明提供的應用通過在水稻中過表達TaHAK1基因，從而提高水稻對低鉀離子的耐受性。

為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

本發明提供了過表達TaHAK1在提高水稻鉀脅迫耐性中的應用。

本發明還提供了過表達TaHAK1在提高鉀脅迫水稻植株干重中的應用。

本發明還提供了過表達TaHAK1在提高鉀脅迫水稻根系和葉片中鉀含量的應用。

本發明還提供了過表達TaHAK1在提高鉀脅迫水稻中鉀從根系向葉片的轉移中的應用。

優選的，所述過表達TaHAK1的方法包括：將TaHAK1蛋白的過表達載體轉入水稻中，得到能夠過表達TaHAK1的轉基因水稻。

優選的，所述過表達載體包括骨架載體和TaHAK1的編碼序列。

優選的，所述骨架載體包括pCUN-1301質粒。

優選的，所述TaHAK1的編碼序列使用引物對通過PCR擴增得到。

優選的，所述引物對包括如SED ID NO:1所示的正向引物和如SED I D NO:2所示的反向引物。

本發明提供了過表達TaHAK1在提高水稻鉀脅迫耐性中的應用。本發明能夠有效在水稻中過表達TaHAK1基因。過表達TaHAK1基因的水稻在低鉀及缺鉀的狀態下仍能夠表現出優良的成長狀態，植株的干重、根系和葉片的生物量顯著高于對照植株，同時在低鉀條件下，轉基因水稻植株的K含量在根系和葉片中積累均顯著上升；然而在缺鉀條件下，轉基因水稻植株的K含量僅在地上部顯著高于野生型，在根系中則顯著降低，說明在缺鉀條件下，TaHAK1基因影響了K在水稻根系向葉片的轉移，提高了轉基因水稻耐低鉀的能力。

附圖說明