[发明专利]一种提高植物抗逆性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高植物抗逆性的方法。

背景技术

干旱、高盐、低温等环境因子影响植物生长发育，也对作物产量造成威胁(Dubouzet et al.，2003，Plant J，33：751-763)。研究植物对各种非生物胁迫的响应机理，以提高农作物对于环境胁迫的抵抗能力、提高粮食作物的产量一直是生理学、遗传学以及分子生物学研究的热点。

植物在非生物胁迫下，许多基因的表达受到诱导(Ingram and Bartels，1996，Plant Mol Biol，47，377-403；Shinozaki and Yamaguchi-Shinozaki；2000，CurOpin Plant Biol，3：217-223；Thomashow，1999，Plant Mol Biol，50，571-599)，这些基因的表达产物不仅与胁迫的耐受性有关，而且参与了胁迫的信号传导及信号的网络调控过程(Shinozaki et al.，2003，Cur Opin Plant Biol，6：410-17)。人们利用芯片技术在双子叶模式植物拟南芥及单子叶模式植物水稻中均已发现大量对胁迫环境响应的基因，这些基因在一些胁迫条件下的表达既有共同的作用途径，又有各自独立的响应机制。有的基因既受干旱的诱导又受高盐的诱导，有的基因既受干旱的诱导又受低温的诱导，表明干旱胁迫、低温胁迫和高盐胁迫之间存在交叉途径，植物基因对各种胁迫环境的响应是交叉的网络状途径(Thomashow，1999，Plant Mol Biol，50，571-599；Shinozaki and Yamaguchi-Shinozaki，2000，3：217-223，Cur Opin Plant Biol；Fowler and Thomashow，2002，Plant cell，14：1675-1690；Dubouzet et al.，2003，Plant J，33：751-763；Zhu，2002，AnnRevPlant Biol，53：247-7；Shinozaki et al.，2003，Cur Opin Plant Biol，6：410-17)。根据目前研究结果，把这些基因大致分成两类(Kreps et al.，2002，PlantPhysiol，130：2129-2141；Fowler and Thomashow，2002，Plant cell，14：1675-1690；Seki et al.，2002，Plant J，31：279-292)：第一类主要是指编码一些功能蛋白的基因，这些蛋白有分子伴侣、LEA蛋白、抗冻蛋白、mRNA结合蛋白、关键性的渗透调节分子的合成酶(如水通道蛋白、蔗糖、脯氨酸和甜菜碱)、保护大分子以及膜蛋白结构和功能的保护蛋白、蛋白转换酶以及解毒蛋白酶类等。过量表达这类蛋白能够提高植物的抗逆性(Holmberg and Bulow，1998，TrendsPlant Sci，3，61-66；Cushman and Bohnert，2000，Cur Opin Plant Biol，3：117-24)。这类蛋白分子直接参与植物对胁迫的环境的应答反应和修复过程，是直接保护植物细胞免受胁迫环境伤害的效应分子。第二大类是编码调节蛋白的基因，这些调节蛋白包括激酶、转录因子、磷脂酶等，这类蛋白是通过参与植物胁迫信号传导途径或通过调节其它效应分子表达活性而起作用的(Seki et al.，2003，CurOpin Biotech，14，194-99)。

近年来已经发现多种生物分子的代谢途径对环境胁迫的响应，如脯氨酸、寡糖类物质如棉籽糖等合成途径的关键酶基因P5CS(1-吡咯啉-5-羧酸合成酶)、AtGolS(半乳糖醇合成酶)均受环境胁迫诱导表达，而且这些基因都受DREB(干旱应答元件结合蛋白质)转录因子的调控(Fowler and Thomashow，2002，Plant cell，14：1675-1690；Cook et al.，2004，Proc Natl Acad Sci USA，101：15243-15248)，这类基因高水平表达后导致细胞中积累高浓度的代谢物，从而增强植物对胁迫的抗性。因此利用转基因手段通过导入外源基因能够大大提高植物的抗逆性(Vannini etal.，2004，Plant J，37，115-127；Mukhopadhyay et al.，2004，Proc Natl AcadSci USA，101：6309-6314；Dubouzet et al.，2003，Plant J，33：751-763)。