[发明专利]水稻钾双向整流型离子通道OsAKT2/3分子及应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，具体涉及水稻双向整流型钾离子通道OsAKT2/3分子及应用。

技术背景

钾是植物细胞中最主要的渗透物质，它一方面控制细胞的体积和膨压，对细胞/组织的伸长和韧性有重要的调控作用，与作物体内水分的保持和抗旱性密切相关；另一方面，K⁺控制细胞的膜电位，对作物吸收和运输营养离子具有非常重要的影响(印莉萍等，2006)。在植株内部，由Shaker类型的钾离子通道所介导的高通量K⁺流动，是实现膜电位快速调控的基础。拟南芥的Shaker类型通道家族由9类成员组成：KAT1、KAT2、AKT1、AKT5、AKT6、AKT2/3、AtKC1、SKOR和GORK，分为内向整流型、双向整流型和外向整流型(Véry and Sentenac，2003；Szczerba et al.，2009)。到目前为止，AKT2/3是Shaker类型通道中唯一的既主导K⁺内流又允许在去极化情况下K⁺的渗漏性外流的通道，其电生理特征表现为弱向整流、能够感应K⁺水平并受钙离子和质子调控。其独有的渗漏型电流，是该类通道与众不同的特征，可能在生理上代表了在过量K⁺迅速吸收进入细胞而导致膜电位去极化情况下，通过胞内K⁺的渗漏从而实现对膜电位的精确微调作用，进而增加钾的体内循环利用。

水稻是一年生禾本科作物，世界上近一半的人口以稻米为食。水稻缺钾症状表现为：老叶叶尖及前端叶缘褐变或焦枯，同时出现褐色斑点；植株伸长受抑制而萎缩；叶色加深，呈暗绿色且无光泽；根系细弱，多褐根，老化早衰；抽穗不整齐，秕谷率增加，正常受精的谷粒也不饱满，产量和品质下降。除了合理施肥外，从水稻本身的钾营养分子基础研究入手，增加作物吸收钾和体内循环利用的效率。

从水稻基因组的数据分析，水稻存在已知的所有类型的植物钾离子通道，至少有11个编码Shaker型家族的钾离子通道的基因。水稻的Shaker型钾离子通道目前有4个结果：OsAKT1是电压依赖的内向整流钾离子通道，对盐胁迫敏感(Golldack et al.，2003；Fuchs et al.，2005)；OsKAT1能增加水稻细胞钾的含量，增加对盐胁迫的抗性(Obata et al.，2007；李等，2011)。如果能克隆到水稻中既主导K⁺内流又允许K⁺的渗漏性外流的双向整流型钾离子通道并验证其功能，进而筛选出可以利用的基因资源，为进一步通过转基因等技术应用于农作物来提高其对钾的有效利用能力奠定基础。

发明内容

解决的技术问题：本发明的目的是提供一种水稻钾双向整流型离子通道OsAKT2/3分子，通过其提高植物对钾的有效利用能力。本发明的另一目的是提供上述水稻钾双向整流型离子通道OsAKT2/3分子在控制植物双向整流和提高钾营养利用方面的应用。

技术方案：一种水稻双向整流型钾离子通道OsAKT2/3分子，其氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。

编码上述水稻双向整流型钾离子通道OsAKT2/3分子的基因。

编码上述水稻双向整流型钾离子通道OsAKT2/3分子的基因，序列如SEQ ID No.1所示。

含上述水稻双向整流型钾离子通道OsAKT2/3分子基因的真核表达载体。

真核表达载体，所述真核表达载体为将水稻OsAKT2/3构建到pCI或pTracer-CMV3载体，所得的到重组质粒pCI-OsAKT2/3或pTracer-CMV3-OsAKT2/3。

本发明提供了所述水稻双向整流型钾离子通道OsAKT2/3分子在控制植物中既主导K⁺内流又允许K⁺的渗漏性外流的双向整流方面的应用。从而，本发明也提供了一种控制植物双向整流的方法，所述方法将所述水稻双向整流型钾离子通道OsAKT2/3分子基因导入植物中并表达的步骤。

有益效果：本发明首先从粳稻(Oryza sativa L)中克隆得到了OsAKT2/3基因，验证了该水稻OsAKT2/3基因具有高效转运K⁺的功能，还有双向整流型的特性。通过OsAKT2/3可转运钾的能力，获得了其它Sharker型家族基因不可比拟的既主导K⁺内流又允许K⁺的渗漏性外流的双向整流特征。并成功利用这一基因，提高植物对钾的有效利用能力。

附图说明