[发明专利]菊花Na+/H+逆向转运蛋白基因DmNHX1及其编码蛋白与应用

说明书

技术领域

本发明涉及分子生物学、遗传学以及基因工程领域，具体涉及植物基因工程领域中的一种转运蛋白及其编码基因与应用，特别是涉及菊花的Na⁺/H⁺逆向转运蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

自然界中，植物对土壤盐分的适应程度有明显的差异，大多数与人类生活密切相关的植物为对盐敏感的甜土植物。土壤中过多的Na⁺对植物的胁迫作用主要表现在水分亏缺、K⁺/Na⁺比率的改变及Na⁺、Cl^-浓度改变造成的离子胁迫。随着土壤盐渍化及次生盐渍化的日益加重，对植物耐盐技术的研究成为近年来研究的热点之一。

植物耐盐的机制主要包括渗透调节和降低胞内Na⁺水平。降低Na⁺的吸收、外排Na⁺和区隔化Na⁺是植物保持胞质内低Na⁺浓度的策略。其中的Na⁺的外排和区隔化是间接的主动运输过程，主要由Na⁺/H⁺逆向转运蛋白来调节。Na⁺/H⁺逆向转运蛋白(Na⁺/H⁺ antiporter or exchanger)是细菌、藻类、动物和高等植物的膜系统上普遍存在的一种转运蛋白，参与细胞内的pH、Na⁺浓度调节及细胞体积变化等生命活动，其在细胞质膜和液泡膜上均有分布。质膜上的Na⁺/H⁺逆向转运蛋白将胞质中的Na⁺逆向排出细胞，液泡膜上的Na⁺/H⁺逆向转运蛋白将胞质中的Na⁺逆Na⁺浓度梯度运送到液泡中进而将Na⁺区隔化集中。Na⁺的区隔化还可降低细胞水势，抵抗盐分造成的渗透胁迫。所以，Na⁺/H⁺逆向转运蛋白对植物的抗盐性起重要作用，是植物耐盐的关键基因。

植物Na⁺/H⁺逆向转运蛋白最初在大麦质膜上发现，而在红甜菜贮藏组织中首次检测到液泡膜上Na⁺/H⁺逆向转运蛋白的活力。目前已经在多种盐生及非盐生的植物中发现该蛋白并分离出其编码基因。植物的耐盐是一个复杂的性状，涉及大量的盐胁迫反应分子。将拟南芥的液泡膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白转入拟南芥及番茄中使其过量表达，转基因拟南芥和番茄均可在200mM NaCl的胁迫下正常生长，并且转基因番茄在叶中积累盐而在果实中不积累盐分。以上结果表明，向植物转入Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因可以明显提高植物的耐盐性。

菊花是我国传统的也是世界著名的观赏花，有些品种还有药用等经济价值。鉴于Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因在耐盐中所起的作用，本发明根据生物中已克隆的Na⁺/H⁺逆向转运蛋白的氨基酸序列，设计简并引物，通过RT-PCR及RACE方法从菊花(Dendranthema morifolium)中克隆出编码液泡型Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因DmNHX1。DmNHX1与盐敏感的酵母单、双突变体进行的功能互补实验结果表明，该基因能一定程度上恢复其抗盐能力。该基因可以用于菊花及其他植物的遗传转化，以提高植物的耐盐性，培育出具有一定抗盐性的植物品种。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的菊花Na⁺/H⁺逆向转运蛋白基因DmNHX1。

本发明第二个目的在于提供一种新的菊花Na⁺/H⁺逆向转运蛋白DmNHX1。

本发明还提供了含有上述基因的重组载体。

本发明的另一方面，还提供了含有上述重组载体的宿主细胞。

本发明还提供重组载体的构建、转基因植物等方法，以应用上述基因和编码蛋白培育具有耐盐性的转基因植物新品种。