[发明专利]拟南芥基因AIK1在调控植物生长发育及抗胁迫方面的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种拟南芥基因AIK1的功能鉴定和应用，尤其涉及该基因在 调控植物生长发育中的应用，同时还涉及该基因在调控植物抗逆境胁迫方面 的应用，以及该基因在培育抗逆境胁迫转基因植物品种方面的应用，属于基 因工程领域。

背景技术

植物根系作为重要的营养器官，不仅承担着吸收水分和矿质营养的重要 作用，而且是植物感受土壤水分胁迫、盐碱、营养匮缺以及土壤病虫害等环 境胁迫时的重要感受器官，是限制农业生产的重要因素。研究表明，植物激素 脱落酸ABA(abscisic acid)是植物感受环境胁迫时的一种普遍、重要的根源 逆境信号，如植物感受水分胁迫时，根尖(根毛区至根冠)通过合成大量的 ABA，调控根的生长发育，促进根系发达(包括抑制主根的生长、促进根毛 的发育等)，从而促进根系的吸水与溢泌速率，保证根向地上部分的供水量。

植物激素脱落酸ABA被认为是植物体内的最重要的胁迫激素，干旱胁迫 下植物中已有的ABA在几分钟内引起气孔快速的关闭。同时，ABA作为生长 抑制剂，可以抑制核酸和蛋白质的生物合成，抑制种子的发芽和植株的生长。 尽管一定浓度外源ABA作为植物重要的胁迫激素和生长抑制剂，可以抑制生 长(包括种子萌发和根的生长)的生理现象已经发现30多年，但是对于ABA 抑制生长包括抑制根生长的机制了解得并不多。植物根对ABA信号的感受， 信号转导的中间成分以及抑制生长发育过程中细胞机制等一直是科学家们期 待解决的重要课题。许多信号转导过程中的关键因子，如Ca²⁺、pH、cADP核 糖、H₂O₂和MAPK等在ABA抑制种子萌发和调节气孔运动的信号转导中发 挥着重要作用。这些中间分子是否也同样在根及幼苗生长发育中起调控作用， 如何作用；ABA的感知和信号转导中哪些基因发挥了作用，都成为令人感兴 趣的问题。弄清植物生长发育中根及不同组织感受ABA的信号转导机制，不 仅对揭示植物感受各种逆境胁迫的机理提供具有实质性的理论价值，控制植 物的根系发育，而且对农业生产和作物改良具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种拟南芥基因AIK1在ABA调控植物生长发 育方面的应用，以拓展基因AIK1的应用范围。

同时，本发明目的还在于提供一种拟南芥基因AIK1调控植物抗胁迫方面 的应用。

进一步的，本发明的目的还在于提供一种拟南芥基因AIK1在培育抗逆转 基因植物方面的应用。

为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了一种拟南芥基因AIK1在调 控植物生长发育中的应用。

所述的基因AIK1在Genebank中的编号为At2G18470，该基因的CDS 长度为1902bp，编码633个氨基酸的蛋白。

所述的基因AIK1参与逆境胁迫激素ABA调控的植物幼苗及根部生长发 育过程；基因AIK1编码一种定位于细胞膜的受体类似蛋白激酶，该基因的表 达受ABA的诱导。

同时，本发明的技术方案还采用了一种拟南芥基因AIK1在调控植物抗胁 迫方面的应用。

所述的基因AIK1在Genebank中的编号为At2G18470，该基因的CDS 长度为1902bp，编码633个氨基酸的蛋白。所述的基因AIK1参与逆境胁迫 激素ABA调控的植物幼苗及根部生长发育过程；从拟南芥资源中心(ABRC， Ohio State University)获得的AIK1基因T-DNA插入突变体(SALK_026953、 SALK_034666)的幼苗和根的生长比野生型对逆境激素ABA的敏感性降低。

所述的基因AIK1编码一种定位于细胞膜的受体类似蛋白激酶，该基因的 表达受ABA的诱导。

进一步地讲，本发明的技术方案采用了一种拟南芥基因AIK1在培育抗胁 迫转基因植物方面的应用；将AIK1基因或其中部分片断连接到不同种类载体 上，通过不同的表达载体转化获得抗逆相关的转基因植物。

本发明利用从拟南芥资源中心获得的AIK1基因T-DNA插入突变体，研 究发现突变体(aik1-1，aik1-2)幼苗和根的生长对ABA表现明显的敏感性 降低。克隆得到了AIK1基因，超表达该基因可以恢复缺失植物对ABA的敏 感性。通过分子生物学的分析确立了AIK1仅受激素ABA的诱导。