一种水稻耐盐相关基因GT3及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种水稻耐盐基因GT3，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示；该基因编码的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。所述基因是通过反转录PCR技术从水稻中克隆获得。本发明专利技术还公开了所述基因GT3在提高植物耐盐性中的应用，实验证实利用本发明专利技术的基因GT3构建植物过表达载体，进行植物转基因操作获得的转基因植物耐盐性得到显著提高，预示本发明专利技术的基因GT3实施后将会创造新型耐盐植物，可用于后续的作物品种改良，对我国农业生产具有重大意义。

【技术实现步骤摘要】
一种水稻耐盐相关基因GT3及其应用
本专利技术涉及一种植物耐盐基因及其应用，尤其涉及一种水稻耐盐相关的基因GT3及其在提高植物耐盐性中的应用，属于基因工程

技术介绍
水稻(OryzasativaL.)作为一种直接的经济作物，是全世界40％的人口的主要粮食来源，稻田受盐碱化危害日益扩大，严重制约着水稻的正常生长。土壤盐胁迫是一种复杂的环境胁迫，包括渗透胁迫、离子毒害、氧化应激等(Wongetal.,2006)。盐胁迫对植物的影响是多方面的，包括抑制种子萌发、降低植物的生物量、减弱光合作用、扰乱离子的动态平衡、增大细胞膜的透性等方面(郭瑞等，2013；刘倩等，2017)。土壤盐渍化已经成为农业减产的重要生态环境问题。目前全球盐渍化土地约有9.5亿公顷，仅我国就有15亿亩。据联合国2015年发布的《世界土壤资源状况》，全球33％的土地因盐渍化、干旱、侵蚀等等因素出现中度至高度退化。有科学家估计到2050年，50％以上的耕地会发生盐渍化，严重威胁着土地利用率和作物产量，成为制约农作物生产和生态环境建设的严峻问题。如何科学地开发利用盐渍化土地这一宝贵资源，直接关系到我国农业的发展和环境保护。选育耐盐性好的优良作物品种，并结合盐渍化土地的有效改良，可以提高盐渍化土壤的利用效率。但因我国农作物资源中耐盐特性极其匮乏，仅依靠常规育种技术创制耐盐作物新品种已无法适应盐渍化土地的种植需求。因此，利用分子育种与常规育种相结合，加速耐盐作物新种质的定向改良与创制已成为解决上述问题的关键。为了达成这一目标，从各种植物中挖掘重要的耐盐关键功能新基因和重要调控元件，已经成为利用现代分子设计育种技术培育耐盐农作物新品种的一个重要前提。目前国内外的研究指出，在盐胁迫环境下，植物将发展出一系列复杂的应对缓解机制，包括以下几个方面：(1)合成渗透调节物质，主要是细胞合成某些有机物质，如脯氨酸、甜菜碱、胆碱、有机酸等(Ashrafetal,2007)；(2)提高酶的抗氧化能力，包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和抗坏血酸过氧化物酶(APX)等(Ranganietal.,2016)；(3)对离子进行选择性吸收维持pH值的平衡，主要是通过限制Na+进入细胞，并选择性吸收K+来维持组织细胞的高K+/Na+值，以保证细胞的正常生理代谢(Yangetal.,2009)；(4)诱导耐逆性相关基因的表达，植物的耐逆性不是由单个基因决定的，而是多个基因共同表达调控的(Renetal.,2010；XuandTuyen,2012；Weietal.,2017)，包括遗传学和表观遗传学层面上的基因调控，不同的基因通过调控不同的代谢途径均可提高植物的耐逆性。目前人们发现的植物耐盐关基因主要包括四大类：a.合成渗透保护物质的相关基因，b.离子转运蛋白的相关基因，c.抗氧化相关基因，d.信号转导相关基因(包括转录因子等等)。虽然目前的研究已经发现了许多耐盐相关基因，可以通过参与不同的信号途径在一定程度上调控植物对逆境的耐受性，然而，单一基因或单一途径的耐逆效果往往是有限的，还需要独辟蹊径，进一步挖掘和探索对不同逆境适应性具有广泛作用的新基因和新途径。如今，植物的耐盐基因及其应用研究主要来自于模式植物拟南芥，对重要粮食作物水稻耐盐基因的发现很少。研究水稻耐盐性对提高盐胁迫土壤稻谷产量和品质具有重要作用，而水稻耐盐基因的发掘也成为目前水稻遗传资源与品种改良研究的热点。因此，从水稻中克隆并鉴定具有耐盐功能植物基因，明确这些基因发挥耐性的作用机制，从科学层面上有助于加深理解植物耐盐的分子机理，丰富耐盐基因资源；从应用层面上，这些挖掘的新的耐盐基因将被用到水稻等作物新品种培育中，有助于通过遗传操作手段改良水稻，提高抗逆能力。基于此，申请人也从水稻克隆了诸多耐盐相关的基因序列，并经过实验研究筛选确定了一段与耐盐相关的基因序列，命名为水稻耐盐基因GT3，同时证明了该基因序列能够增强植物的耐盐能力。经过检索，有关水稻耐盐基因GT3及其在提高植物耐盐性的应用未见报道。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术要解决的问题是提供一种水稻耐盐相关的基因GT3及其在提高植物耐盐性中的应用。本专利技术所述的水稻耐盐相关基因，其特征在于：所述基因命名为水稻耐盐基因GT3，其核苷酸序列如SEQIDNo.1所示；该水稻耐盐基因GT3编码的氨基酸序列如SEQIDNo.2所示。本专利技术还提供了所述的水稻耐盐基因GT3在提高植物耐盐性中的应用。其中：所述植物优选是禾本科植物或十字花科植物。最优选的实施方式是：所述禾本科植物是水稻、玉米、小麦、高粱和燕麦，所述十字花科植物是拟南芥、芥菜、油菜、白菜或甘蓝。本专利技术提供的水稻耐盐基因GT3序列能够显著增强植物的耐盐能力。利用SEQIDNo.3和SEQIDNo.4所示的引物序列，通过RT-PCR技术从水稻中克隆出耐盐基因GT3，然后利用该基因构建植物过表达和突变体载体，进行植物转基因操作，可获得转基因植物。实验结果显示本专利技术提供的水稻基因GT3可以显著提高转基因植物的耐盐性(见附图1、附图2、附图3、附图4)。预示本专利技术提供的水稻基因GT3实施后将会创造新型耐盐植物，可用于后续的作物品种改良，对我国农业生产具有重大意义。附图说明图1.转基因水稻经过盐处理后表型分析。其中：WT为水稻野生型对照株系；gt3ko1和gt3ko2为水稻GT3基因的两个突变体株系；GT3OE1和GT3OE2为水稻GT3基因的两个过表达体株系。其中：左侧为不浇盐水的对照组，右侧是浇300mMNaCl的实验组。结果发现，未经盐水处理的对照组，野生型、突变体和过表达转基因株系长势一致，差异不明显。盐水处理以后，突变体几乎全部出现萎蔫，野生型只部分出现萎蔫，而两个过表达转基因株系几乎无萎蔫现象，与对照差异很明显。这说明GT3基因过表达之后明显增强了植株的抗盐性。图2.盐胁迫条件下种子萌发率统计图，在不同浓度的NaCl培养基上，GT3的突变体，过表达体转基因株系与野生型种子萌发率的比较。其中：WT为水稻野生型对照株系；gt3ko1和gt3ko2为水稻GT3基因的两个突变体株系；GT3OE1和GT3OE2为水稻GT3基因的两个过表达体株系。结果显示在基本MS培养基上，5个株系的萌发率基本上没有差异(左图)，但是在添加NaCl的MS培养基上，两个转基因株系GT3OE1和GT3OE2萌发率要高于野生型，而两个突变株系个体gt3ko1和gt3ko2的萌发率低于野生型，并且随着NaCl浓度的提高，与野生型对照的差异更加明显(中图和右图)。这说明GT3基因参与了植物对NaCl的响应，以至于基因过表达以后增强了植株对盐的耐受性，提高了种子的萌发率。图3.盐胁迫条件下转基因拟南芥根长统计图。其中：WT为拟南芥野生型对照株系；OE27和OE28为GT3基因过表达的拟南芥转基因株系。为进一步研究GT3功能，观察了拟南芥的转基因株系与对照株本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水稻耐盐相关基因，其特征在于：所述基因命名为水稻耐盐基因GT3，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示；该水稻耐盐基因GT3编码的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。/n

【技术特征摘要】
1.一种水稻耐盐相关基因，其特征在于：所述基因命名为水稻耐盐基因GT3，其核苷酸序列如SEQIDNo.1所示；该水稻耐盐基因GT3编码的氨基酸序列如SEQIDNo.2所示。


2.权利要求1所述的水稻耐盐基因GT3在提高植物耐盐性中的应用。...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯丙凯，王婷，李燕洁，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37