OsAKT1蛋白在培育耐低鉀逆境脅迫植物中的應用制造技術

本發明專利技術公開了OsAKT1蛋白在培育耐低鉀逆境脅迫植物中的應用。本發明專利技術提供了一種培育耐低鉀逆境脅迫的植物的方法，包括如下步驟：將OsAKT1蛋白的編碼基因導入目的植物，得到對低鉀逆境脅迫耐受能力增強的轉基因植株；所述OsAKT1蛋白獲自水稻（Oryza?sativa），是如下（a）或（b）：（a）由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質；（b）將序列1的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物耐低鉀逆境脅迫相關的由序列1衍生的蛋白質。本發明專利技術可用于提高植物耐低鉀能力，為培育適用于鉀貧瘠土壤的水稻新品種提供了保障。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及OsAKTl蛋白在培育耐低鉀逆境脅迫植物中的應用。
技術介紹
鉀是植物生長發育所必需的營養元素，是植物體內含量最豐富的一價陽離子，約占植物干重的2%-10%。鉀在植物體內具有分布廣、含量高、移動性強等特點，主要集中在生命活動最旺盛的部位，通常優先分布于芽、幼葉、上部莖和根尖等生長活動旺盛的器官與組織中。鉀不參與任何有機物質的形成，但鉀的許多生理作用卻是其它元素所不可替代的。鉀在植物體中的作用可以分成以下幾類調節酶的活性，促進氮的吸收和蛋白質合成， 調節韌皮部溶質運輸，影響光合作用，調節細胞膨壓和滲透勢，維持細胞電荷平衡等。從而對植物的生長發育、產量形成等產生重要影響。土壤中的鉀是植物鉀素最主要的來源。自然條件下植物吸收的鉀元素除少部分來自灌溉水外，其余全靠土壤供給，即使在栽培作物施用鉀肥的情況下，作物吸收的鉀也有 40-80%來自土壤。因此，土壤中鉀的狀況對植物的鉀營養和鉀肥施用效果有著極其重要的意義。土壤全鉀含量一般占土壤總重的O. 1%-3%，由于植物只能從土壤中吸收以離子形式存在的鉀元素，因此其中只有大約2%的鉀對植物直接有效，其余的鉀都以不能被植物直接吸收利用的形式被固定在土壤礦物中。目前我國農作物生產發展所面臨的嚴峻狀況是土壤缺鉀且鉀肥資源極其匱乏，因此從經濟上和長遠的戰略上考慮，深入了解和認識植物對低鉀脅迫的反應機制，提高農作物的耐低鉀能力，對于提高農作物的產量和質量具有重要意義。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供OsAKTl蛋白在培育耐低鉀逆境脅迫植物中的應用。本專利技術提供了一種培育耐低鉀逆境脅迫的植物的方法，包括如下步驟將OsAKTl 蛋白的編碼基因導入目的植物，得到對低鉀逆境脅迫耐受能力增強的轉基因植株；所述OsAKTl蛋白獲自水稻(Oryza sativa),是如下(a)或(b):(a)由序列表中序列I所示的氨基酸序列組成的蛋白質；(b)將序列I的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物耐低鉀逆境脅迫相關的由序列I衍生的蛋白質。所述OsAKTl蛋白的編碼基因為如下I)或2)或3)或4)的DNA分子I)序列表中序列2自5’末端第I至2805位核苷酸所示的DNA分子；2)序列表中序列2所示的DNA分子；3)在嚴格條件下與I)或2)限定的DNA序列雜交且編碼植株耐低鉀逆境脅迫相關蛋白的DNA分子；4)與I)或2)限定的DNA序列具有90%以上同源性且編碼植物耐低鉀逆境脅迫相關蛋白的DNA分子。上述嚴格條件可為在6XSSC，0. 5%SDS的溶液中，在65° C下雜交，然后用 2XSSC、0. 1%SDS 和 I XSSC,O. 1%SDS 各洗膜一次。所述OsAKTl蛋白的編碼基因可通過表達載體導入所述目的植物。可用現有的植物表達載體構建含有所述基因的重組表達載體。所述植物表達載體包括雙元農桿菌載體和可用于植物微彈轟擊的載體等。所述植物表達載體還可包含外源基因的3’端非翻譯區域，即包含聚腺苷酸信號和任何其它參與mRNA加工或基因表達的DNA 片段。所述聚腺苷酸信號可引導聚腺苷酸加入到mRNA前體的3’端。使用所述基因構建重組植物表達載體時，在其轉錄起始核苷酸前可加上任何一種增強型啟動子或組成型啟動子，它們可單獨使用或與其它的植物啟動子結合使用；此外，使用本專利技術的基因構建植物表達載體時，還可使用增強子，包括翻譯增強子或轉錄增強子，但必需與編碼序列的閱讀框相同，以保證整個序列的正確翻譯。所述翻譯控制信號和起始密碼子的來源是廣泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻譯起始區域可以來自轉錄起始區域或結構基因。為了便于對轉基因植物細胞或植物進行鑒定及篩選，可對所用植物表達載體進行加工，如加入可在植物中表達的編碼可產生顏色變化的酶或發光化合物的基因、具有抗性的抗生素標記物或是抗化學試劑標記基因等。從轉基因植物的安全性考慮，可不加任何選擇性標記基因，直接以逆境篩選轉化植株。所述表達載體具體可為在1301-Ubiq質粒的多克隆位點(如Bam HI和SmaI酶切位點之間)插入所述OsAKTl蛋白的編碼基因得到的重組質粒甲。攜帶有所述OsAKTl蛋白的編碼基因的表達載體可通過使用Ti質粒、Ri質粒、植物病毒載體、直接DNA轉化、顯微注射、電導、農桿菌介導、基因槍法、花粉管通道法等常規生物學方法轉化植物細胞或組織，并將轉化的植物組織培育成植株。所述基因可通過所述重組質粒甲導入所述目的植物中。所述目的植物為單子葉植物或雙子葉植物。所述雙子葉植物可為擬南芥，如哥倫比亞生態型擬南芥或其突變株。所述突變株具體可為ataktl突變體。所述“對低鉀逆境脅迫耐受能力增強”體現為植株對K+的吸收能力增強和/或植株(植株的地下部分和/或地上部分)中的K+含量增加。本專利技術還保護所述OsAKTl蛋白或所述OsAKTl蛋白的編碼基因在培育耐低鉀逆境脅迫植物中的應用。所述植物為單子葉植物或雙子葉植物。所述雙子葉植物可為擬南芥， 如哥倫比亞生態型擬南芥或其突變株。所述突變株具體可為ataktl突變體。以上任一所述“低鉀”可為鉀離子濃度為ImM以下，如500 μ M以下、250 μ M以下、 100 μ M以下、50 μ M以下、5 μ M以下或O μ Μ。本專利技術還保護所述OsAKTl蛋白、所述OsAKTl蛋白的編碼基因或以上任一所述方法在植物育種中的應用。所述植物為單子葉植物或雙子葉植物。所述雙子葉植物可為擬南芥，如哥倫比亞生態型擬南芥或其突變株。所述突變株具體可為ataktl突變體。本專利技術還保護所述OsAKTl蛋白在參與生物體中的K+轉運中的應用。本專利技術公開了水稻OsAKTl蛋白及其編碼基因的工程應用，特別公開了該基因在提高植物對土壤中有效鉀利用效率方面的應用。OsAKTl蛋白在水稻中負責調控從土壤中吸收K+。OsAKTl基因的敲除突變體導致水稻對K+的吸收顯著減少，并出現明顯的缺鉀褐斑。 OsAKTl基因過表達植物對K+的吸收能力大大增加。本專利技術可用于提高植物耐低鉀能力，為 培育適用于鉀貧瘠土壤的水稻新品種提供了保障。附圖說明圖1為osaktl突變體植株中T-DNA的插入位置。圖2為實施例2中的PCR擴增產物的0. 8%瓊脂糖凝膠電泳圖。圖3為實施例2中各個株系中OsAKTl基因的相對表達量。圖4為實施例2中Southern blot鑒定的結果。圖5為實施例2中水稻品種“Dongjin”、osaktl突變體的全植株照片。圖6為實施例2中根長、冠長和鉀離子含量的測定結果。圖7為實施例3的結果照片。圖8為實施例4中的PCR擴增產物的0. 8%瓊脂糖凝膠電泳圖。圖9為實施例4中各個株系的擬南芥培養7天后的照片。圖10為實施例4中全植株的鉀離子含量的測定結果。具體實施例方式以下的實施例便于更好地理解本專利技術，但并不限定本專利技術。下述實施例中的實驗 方法，如無特殊說明，均為常規方法。下述實施例中所用的試驗材料，如無特殊說明，均為自 常規生化試劑商店購買得到的。以下實施例中的定量試驗，均設置三次重復實驗，結果取平 均值。osaktl突變體，在水稻品種“Dongjin”的OsAKTl基因中插入T-DNA得到，獲自 Rice GE (http://signal.salk.edu/cgi_bin/RiceGE本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種培育耐低鉀逆境脅迫的植物的方法，包括如下步驟：將OsAKT1蛋白的編碼基因導入目的植物，得到對低鉀逆境脅迫耐受能力增強的轉基因植株；所述OsAKT1蛋白是如下（a）或（b）：（a）由序列表中序列1所示的氨基酸序列組成的蛋白質；（b）將序列1的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物耐低鉀逆境脅迫相關的由序列1衍生的蛋白質。

【技術特征摘要】
1.一種培育耐低鉀逆境脅迫的植物的方法，包括如下步驟^fOsAKTl蛋白的編碼基因導入目的植物，得到對低鉀逆境脅迫耐受能力增強的轉基因植株；所述OsAKTl蛋白是如下(a)或(b)Ca)由序列表中序列I所示的氨基酸序列組成的蛋白質；(b)將序列I的氨基酸序列經過一個或幾個氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物耐低鉀逆境脅迫相關的由序列I衍生的蛋白質。2.如權利要求I所述的方法，其特征在于所述編碼基因為如下I)或2)或3)或4)的 DNA分子1)序列表中序列2自5’末端第I至2805位核苷酸所示的DNA分子；2)序列表中序列2所示的DNA分子；3)在嚴格條件下與I)或2)限定的DNA序列雜交且編碼植株耐低鉀逆境脅迫相關蛋白的DNA分子；4)與I)或2)限定的DNA序列具有90%以上同源性且編碼植物耐低鉀逆境脅迫相關蛋白的DNA分子。3.如權利要求I或2所述的方法，其特征在于所述編碼基因通過表達載體導入所述目的植物。4.如權利要求I或3中任一所述的方法，其特征在于所述目的植物為單子葉植物或雙子葉植物。5.如權利要求4所述的方法，其特征在于所述雙子葉植物為擬南芥。6.OsAKTl蛋白或其編碼基因在培育耐低鉀逆境脅迫...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王毅，武維華，李娟，龍雨，
申請(專利權)人：中國農業大學，
類型：發明
國別省市：