水稻盐胁迫调控基因OsTPKb及其应用

本发明属于生物，具体涉及水稻盐胁迫调控基因

ostpkb及其应用。

背景技术：

1、水稻是全球重要的粮食作物，为数十亿人提供主食，其生产直接关系到粮食安全和经济发展。然而，土壤盐渍化已成为威胁水稻生产的重要问题之一。盐胁迫会导致土壤含盐量过高，从而影响水稻的种子发芽、生长发育、产量形成及品质，进而削弱农业可持续发展能力，所以研究并解决盐胁迫对水稻的危害具有重要意义。

2、盐胁迫通过多种方式影响水稻的生长发育。首先，高盐环境会导致渗透胁迫，降低土壤的水势，使水稻难以吸收足够的水分，进而导致细胞失水、质膜受损和代谢紊乱。其次，盐胁迫中的na⁺和氯离子cl⁻在细胞内积累，产生离子毒害，破坏蛋白质、酶及细胞器的正常功能，同时还会抑制k⁺等必需养分的吸收，造成养分失衡。此外，盐胁迫还引发氧化胁迫，导致活性氧（ros）大量积累，对脂质、蛋白质和dna造成氧化损伤，进一步恶化水稻生理状态，显著抑制其生长和产量形成。面对盐胁迫，水稻演化出了复杂的抗盐机制。通过渗透调节机制，水稻积累脯氨酸、可溶性糖和甘油等渗透调节物质，降低细胞内外的渗透压差，减少细胞脱水。此外，水稻依靠离子调控机制，通过激活如na⁺/h⁺逆向转运蛋白等离子通道，将钠离子排出或隔离于液泡中，从而维持细胞离子平衡。同时，抗氧化酶系统（如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶）被激活，清除活性氧以减轻氧化损伤。这些机制的综合作用使水稻能够在盐胁迫环境中存活和生长，提供了抗盐性改良的理论基础。

3、双孔钾通道（two-pore potassium channels，k2p）是一类具有两个孔区的钾通道蛋白，它们在多种生理和病理过程中起着重要作用。ostpkb是一种双孔钾离子通道蛋白，主要定位在小的蛋白储存液泡区室中。它能够改变小液泡k+状态，这对于维持细胞内正常的k+稳态十分重要。在k+缺陷条件下，

ostpkb的表达可能会受到影响，导致植株生长速率减慢。然而，过表达

ostpkb的植株在细胞质和液泡k+比例上有所升高，这可能有助于提高植物在干旱条件下的生长表现。研究表明，在干旱条件下，过表达

ostpkb的植株生长得更好，与野生型相比，过表达植株的蒸腾率降低，叶片气孔导度降低，根的电导率显著降低，这表明

ostpkb可能在调节植物对干旱胁迫的反应中起作用。这些研究进展表明，

ostpkb在植物钾离子运输和胁迫响应中可能扮演着重要角色。但是

ostpkb是否参与调控水稻耐盐性，尚不清楚。

技术实现思路

1、本发明所要解决的主要问题是如何提高植物的耐盐能力。

2、为了解决上述问题，本发明提供了白质或调控所述蛋白质活性或含量或调控所述蛋白质的编码基因的表达的物质在调控植物耐盐能力中的应用。

3、本发明提供的蛋白质或调控基因的表达物质或调控所述蛋白质活性或含量的物质在下述任一种中的应用：

4、1）调控植物耐盐能力中的应用；

5、2）制备调控植物耐盐能力的产品中的应用；

6、3）培育耐盐能力改变的植物中的应用；

7、4）制备培育耐盐能力改变的植物的产品中的应用；

8、5）植物育种中的应用；

9、所述蛋白质为如下任一所示蛋白质：

10、a1）氨基酸序列为seq id no:1的蛋白质；

11、a2）将seq id no:1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有相同功能的蛋白质；

12、a3）a1）或（a2）中任一所限定的氨基酸序列具有75%以上同一性且具有相同功能的蛋白质；

13、a4）a1）-（a3）中任一所限定的蛋白质的末端连接标签后得到的融合蛋白。

14、上述a1）所述蛋白质的名称为ostpkb。

15、为了使a1)中的蛋白质便于纯化或检测，可在由序列表中seq id no:1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接标签蛋白。

16、所述标签蛋白包括但不限于：gst（谷胱甘肽巯基转移酶）标签蛋白、his6标签蛋白（his-tag）、mbp（麦芽糖结合蛋白）标签蛋白、flag标签蛋白、sumo标签蛋白、ha标签蛋白、myc标签蛋白、egfp（增强型绿色荧光蛋白）、ecfp（增强型青色荧光蛋白）、eyfp（增强型黄绿色荧光蛋白）、mcherry（单体红色荧光蛋白）或avitag标签蛋白。

17、上述蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。

18、本领域普通技术人员可以很容易地采用已知的方法，例如定向进化或点突变的方法，对本发明的编码蛋白质ostpkb的核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的，具有与本发明分离得到的蛋白质ostpkb的核苷酸序列75%或75%以上同一性的核苷酸，只要编码蛋白质ostpkb且具有蛋白质ostpkb功能，均是衍生于本发明的核苷酸序列并且等同于本发明的序列。

19、上述75%或75%以上同一性，可为80%、85%、90%或95%以上的同一性。

20、本文中，同一性是指氨基酸序列或核苷酸序列的同一性。可使用国际互联网上的同源性检索站点测定氨基酸序列或核苷酸序列的同一性，如ncbi主页网站的blast网页。例如，可在高级blast2.1中，通过使用blastp作为程序，将expect值设置为10，将所有filter设置为off，使用blosum62作为matrix，将gap existence cost，per residue gap cost和lambda ratio分别设置为11，1和0.85（缺省值）并进行检索一对氨基酸序列或核苷酸序列的同一性进行计算，然后即可获得同一性的值（%）。

21、本文中，所述80%以上的同一性可为至少80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的同一性。

22、本文中，所述90%以上的同一性可为至少90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的同一性。

23、上述应用中，所述蛋白质来源于水稻（

oryza satival

.）。

24、本文中，调控所述蛋白质活性和/或含量的物质可为调控基因表达的物质，所述基因编码所述蛋白质ostpkb。

25、本发明中，所述调控可为上调或增强或提高。所述调控也可为抑制或降低或下调。

26、本文中，所述上调或增强或提高受体植物中前文所述蛋白质的编码基因的表达量，或/和增强、提高或上调上述蛋白质的编码基因的活性和/或含量是通过将上述蛋白质的编码基因导入所述受体植物实现的。

27、本文中，调控所述蛋白质的编码基因的表达也可为抑制或降低或下调所述编码基因表达。抑制或降低或下调所述编码基因表达可通过基因敲除或基因沉默实现。

28、上述应用中，所述调控基因的表达物质或调控所述蛋白质活性或含量的物质可为与前文所述蛋白质相关的生物材料，所述生物材料可为下述任一种：

29、c1）编码前文所述蛋白的核酸分子；

30、c2）含有c1）所述核酸分子的表达盒；

31、c3）含有c1）所述核酸分子的重组载体、或含有c2）所述表达盒的重组载体；

32、c4）含有c1）所述核酸分子的重组微生物、或含有c2）所述表达盒的重组微生物、或含有c3）所述重组载体的重组微生物；

33、c5）含有c1）所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有c2）所述表达盒的转基因植物细胞系；

34、c6）含有c1）所述核酸分子的转基因植物组织、或含有c2）所述表达盒的转基因植物组织；

35、c7）含有c1）所述核酸分子的转基因植物器官、或含有c2）所述表达盒的转基因植物器官；

36、上述应用中，c1）所述核酸分子可为如下任一所示的dna分子，

37、d1）核苷酸序列是seq id no:3所示的dna分子；

38、d2）编码区序列是序列表中seq id no:2所示的dna分子；

39、d3）与d1）或d2）限定的核苷酸序列具有90%或90%以上同一性，且编码前文所述蛋白的dna分子；

40、d4）在严格条件下与d1）或d2）限定的核苷酸序列杂交，且编码前文所述蛋白的dna分子。

41、本文所述核酸分子可以是dna，如cdna、基因组dna或重组dna；所述核酸分子也可以是rna，如grna、mrna、sirna、shrna、sgrna、mirna或反义rna。

42、本文所述载体是本领域技术人员公知的，包括但不限于：质粒、噬菌体（如λ噬菌体或m13丝状噬菌体等）、黏粒（即柯斯质粒）、ti质粒或病毒载体。

43、本发明还提供了一种提高植物耐盐能力的方法，所述方法包括步骤p，所述步骤p为抑制或降低或沉默受体植物中前文所述蛋白的活性和/或含量，或/和，抑制或降低或沉默前文所述蛋白的编码基因的表达量，来提高植物耐盐能力。

44、上述方法中，所述抑制或降低或沉默受体植物中所述蛋白质ostpkb的编码基因的表达量和/或活性可为：利用基因突变、基因敲除、基因编辑或基因敲减技术使受体植物基因组中所述蛋白质ostpkb的编码基因活性下降或失活。

45、本发明还提供了一种降低植物耐盐能力的方法，所述方法包括步骤m，所述步骤m为增强、提高或上调受体植物中前文所述蛋白的活性和/或含量，或/和，增强、提高或上调前文所述蛋白的编码基因的表达量，来降低植物耐盐能力。

46、本发明提供一种培育耐盐能力提高的植物的方法，包括抑制或降低或沉默受体植物中上述蛋白的编码基因的表达和/或上述蛋白的含量和/或活性，或/和抑制或降低或沉默上述蛋白质的编码基因的活性和/或含量，得到耐盐能力提高的植物。

47、本发明中，所述植物育种的目的可包括培育耐盐能力提高的植物。

48、上述应用或方法中，所述植物是如下中的任一种：

49、n1）单子叶植物或双子叶植物；

50、n2）禾本目植物；

51、n3）禾本科植物；

52、n4）稻属植物；

53、n5）水稻。

54、本发明中，所述耐盐能力提高具体体现为：在180 mm nacl胁迫处理后，

ostpkb基因突变株存活率与对照水稻相比显著提高。

55、本报告中涉及的水稻盐胁迫调控因子

ostpkb属于双孔钾离子通道蛋白。本研究发现将

ostpkb基因进行crispr基因编辑敲除后，与受体水稻中花11（zh11）相比，盐胁迫处理后

ostpkb敲除突变体呈现耐盐表型，表明

ostpkb基因在调控水稻耐盐性方面发挥重要作用，后续精细解析

ostpkb参与调控水稻耐盐性的分子机制，对提高水稻耐盐性具有重要意义。