花生AhFRDL1基因在提高植物抗铝毒胁迫中的应用制造技术

本发明专利技术提供了花生柠檬酸转运蛋白基因AhFRDL1在提高植物抗铝毒胁迫中的应用。所述应用为将所述花生柠檬酸转运蛋白基因AhFRDL1或含所述花生柠檬酸转运蛋白基因AhFRDL1的重组表达载体转入植物细胞中，筛选转基因植物，使转基因植物表达花生柠檬酸转运蛋白，从而提高植物的抗铝毒胁迫能力。本发明专利技术首次证明花生柠檬酸转运蛋白基因AhFRDL1是一个调控柠檬酸向植物体外分泌的基因，并且参与了植物抵抗铝毒胁迫的生物学过程，将花生柠檬酸转运蛋白基因AhFRDL1应用于提高植物的抗铝毒胁迫中，为进一步培育酸性土壤上耐铝毒的主要作物具有长远的实践意义。

【技术实现步骤摘要】
花生AhFRDL1基因在提高植物抗铝毒胁迫中的应用
本专利技术属于基因工程领域，特别涉及一种花生柠檬酸转运蛋白基因AhFRDL1在提高植物抗铝毒胁迫中的应用。
技术介绍
铝是地壳中含量最丰富的金属元素，通常以难溶性硅酸盐或氧化铝形式存在，对植物没有毒害，但是在酸性条件下（pH<5），可溶性的铝（主要是Al3+）对大多数植物都会产生毒害，我国酸性土壤约占全国土地总面积的21%，铝不仅是酸性土壤上土壤酸度的主要来源，同时由于铝的交换量占土壤阳离子交换量的20-80%，导致土壤中阳离子易于淋失，致使P、K、Ca、Mg、B、Mo等营养元素缺乏，因此，铝毒害成为制约作物正常生长发育的重要的限制因素（WrightRJ.1989.Soilaluminumtoxicityandplantgrowth.CommunicationsinSoilScienceandPlantAnalysis.20:1479-1497）。有研究表明，铝胁迫下大豆根系对NO3-的吸收严重受阻（LazolDB,RinconM,RuftyJW,MackownCT,CarterTE.Aluminumaccumulationandassociatedeffecton15NO3-influxinrootsoftwosoybeangenotypesdifferinginAltolerance.PlantandSoil.164:291-295）；铝胁迫使根中磷的浓度增加，可能的原因是铝使磷在根的表面沉积，从而减低磷的运转（RyanPR,SkerrettM,FindlayGP,DelhaizeE,TeymanSD.1997.Aluminumactivatesananionchannelintheapicalcellsofwheatroots.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciences.94:6547-6552），因而影响与磷有关的代谢活动；酸性土壤上的小麦缺镁，施用镁肥只能消除症状，而不能改善整体营养；施用石灰即使不增施镁肥，不但可以消除铝毒，缺镁也自然消失，故认为酸性土壤小麦缺镁为铝所诱发，其实质是铝毒，或可以认为是铝毒的一种形态表现（施洁斌,秦遂初,单英杰.1997.酸性土壤小麦缺镁与铝及钙、钾元素的关系研究.浙江农业科学.6：282-284）。植物在长期的进化过程中，逐渐形成了许多抵抗铝毒胁迫的生理机制，其中最直接的生理特征是植物通过根系表皮细胞的柠檬酸转运蛋白向外分泌柠檬酸，直接螯合土壤中的铝，从而降低铝对根系的毒害效应（FurukawaJ,YamajiN,WangH,MitaniN,MurataY,SatoK,KatsuharaM,TakedaK,MaJF.2007.Analuminum-activatedcitratetransporterinbarley.PlantCellPhysiology.48:1081-1091）。目前在植物中功能研究清楚的柠檬酸运输蛋白属于MATE蛋白家族。MATE（MultidrugandToxicCompoundExtrusion）家族是一个很大的家族，在细菌、真菌、植物和哺乳动物中广泛存在，该家族蛋白一般包含400-700个氨基酸，并且形成典型12个横跨细胞膜的跨膜区（OmoteH,HiasaM,MatsumotoT,OtsukaM,MoriyamaY.2007.TheMATEproteinsasfundamentaltransportersofmetabolicandxenobioticorganiccations.TrendsinPharmacologicalSciences.11:587-593），目前植物中的这些蛋白同源性较低，其蛋白的同源一致性仅为40%。有研究表明，当大麦和高粱受铝胁迫诱导时，根系会分泌大量的柠檬酸。在许多植物中，这种以MATE家族为转运载体分泌柠檬酸的机制是抵抗铝胁迫的主要机制（MaJF,RyanPR,DelhaizeE.2001.Aluminumtoleranceinplantsandthecomplexingroleoforganicacids.TrendsinPlantScience.6:273-278;KochianLV,PinerosMA,HoekengaOA.2005.Thephysiology,geneticsandmolecularbiologyofplantaluminumresistanceandtoxicity.PlantandSoil.274:175-195;DelhaizeE,GruberBD,RyanPR.2007.Therolesoforganicaniopermeasesinaluminumresistanceandmineralnutrition.FederationofEuropeanBiochemicalSocietiesLetters.581:2255-2262;FurukawaJ,YamajiN,WangH,MitaniN,MurataY,SatoK,KatsuharaM,TakedaK,MaJF.2007.Analuminum-activatedcitratetransporterinbarley.PlantCellPhysiology.48:1081-1091;MagalhaesJV,LiuJ,GuimaraesCT,等.2007.Ageneinthemultidrugandtoxiccompoundextrusion(MATE)familyconfersaluminumtoleranceinsorghum.NatureGenetics.39:1156-1161）。大麦HvAACT1基因属于MATE家族，主要在受到铝胁迫后的大麦植株根部表达，主要定位在大麦根尖的表皮细胞，同时在蛙卵细胞的异源表达说明HvAACT1基因与柠檬酸分泌有关。HvAACT1基因在烟草中的超表达与野生型烟草的比较又说明该基因可以提高植株根系柠檬酸的分泌量，从而产生明显的抗铝胁迫能力，因此证明大麦HvAACT1基因是一个受铝诱导的柠檬酸转运载体，可以抵抗大麦生长环境中所存在的铝胁迫（FurukawaJ,YamajiN,WangH,MitaniN,MurataY,SatoK,KatsuharaM,TakedaK,MaJF.2007.Analuminum-activatedcitratetransporterinbarley.PlantCellPhysiology.48:1081-1091）。高粱中SbMATE基因，也被证明是一个受铝诱导的柠檬酸转运载体，可以抵抗环境中特别是酸性土壤中的铝毒胁迫，从而减轻铝毒对高粱的侵害，确保了作物产量，为人类生存提供了更好的粮食保证和安全（MagalhaesJV,LiuJ,GuimaraesCT,等.2007.Ageneinthemultidrugandtoxiccompoundextrusion(MATE)familyconfersaluminumtoleranceinsorghum.NatureGenetics.39:1156-1161;MagalhaesJV.2010.H本文档来自技高网...

【技术保护点】
花生柠檬酸转运蛋白基因AhFRDL1在提高植物抗铝毒胁迫中的应用。

【技术特征摘要】
1.花生柠檬酸转运蛋白基因AhFRDL1在提高植物抗铝毒胁迫中的应用，所述花生柠檬酸转运蛋白基因AhFRDL1的核苷酸序列如SEQIDNO.1所示；所述植物为花生、拟南芥。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述应用为将所述花生柠檬酸转运蛋白基因AhFRDL1或含所述花生柠檬酸转运蛋白基因AhFRDL1的重组表达载体转入植物细胞中，筛选转基因植物，使转基因植物表达花生柠檬酸转运蛋白。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述含花生柠檬酸转运蛋白基因AhFRDL1的重组表达载体为pBAR1-AhFRDL1。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述重组表达载体为pBAR1-AhFRDL1的构建方法如下：(1)提取花生样品RNA并反转录获得cDNA，以cDNA为模板，以AhFRDL1-F和AhFRDL1-R为引物，进行PCR；AhFRDL1-F：5’-TGGTAGAGAAAATGGC...

【专利技术属性】
技术研发人员：左元梅，邱巍，纪春巧，熊宏春，郭笑彤，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11