水稻钾离子转运蛋白基因OsHAK5的基因工程应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于基因工程技术领域，涉及水稻钾离子转运蛋白基因〇sHAK5的基因工 程应用。
【背景技术】
[0002] 作为作物生产的三大必须矿质元素之一，钾（K)是植物体内最为丰富的阳离子， 大约占植株干重的4-10% (1-2)，同时K是主要的渗透调节物质，调控植物细胞膨压和细胞 膜电位平衡（3-5)，此外，K还参与植物体各种生理生化过程。例如，超过60多种酶的激活 剂（6)，调节植物的气孔开闭，促进植物的光合作用，有利于光合产物在植物体内的积累和 运输（7-8)，K还作为"伴侣离子"参与和促进硝态氮的吸收和利用（9-11)。由于全球钾矿 资源大量耗竭和分布不均匀（12)，加上土地盐渍化严重（13)，作物缺K和Na毒害成为限制 全球粮食生产的两大限制因子，如何通过生物技术手段增强作物在低K和高Na环境下K的 吸收，维持作物体内的K的稳态平衡，提高K利用效率，减少钠的吸收和往地上部的转运从 而减轻盐害对于提高作物产量和品质意义重大。
[0003]植物在长期的进化过程中产生一套复杂的K素吸收系统（14)，随着分子生物学技 术手段和植物基因工程的发展，植物细胞膜上有编码K离子通道基因和K转运体基因被克 隆出来（15-18)，据文献报道，对K的亲和性的不同可分为低亲和和高亲和两套系统（19)， 目前研究认为当外界环境K浓度较高时，主要是有根系细胞膜上的K通道基因顺电化学势 梯度吸收K，而当外界环境K浓度较低时，根细胞膜上的K转运蛋白需要在H+-ATPase酶 提供能量逆电化学势梯度将K通过细胞膜往细胞内转运。其中，KT/HAK/KUP家族被认为是 高亲和K转运体，同时也是植物K转运体最大的家族（20-21)。在模式植物拟南芥中，该家 族成员的生理功能在异源系统和拟南芥体内被鉴定出来，而单子叶模式作物水稻中，关于 该家族的成员的生理功能报道不多，最近，我们钾营养研究小组发表的关于水稻该成员之 一 0sHAK5基因在水稻低钾吸收和转运及抗盐胁迫方面的生理功能（23)，我们的研究结果 也于之前报道的该基因在酵母异源系统的功能相一致（18)。通过对拟南芥和水稻两个不 同类型的模式物种研究，揭示了该家族成员在植钾营养吸收和抗盐斜迫方面的重要生理功 能。
[0004] 除了矿质养分之外，在影响作物产量和品质的因素当中，植物株型无疑是其中不 可或缺的要素，植物地上部的株型包括株高、有效分蘖数、分蘖角度及穗粒数等（22)，这些 参数对于籽粒产量有重要作用。由于决定植株产量的是有效分蘖数，以此提高植株的有效 分蘖数对于提高植株产量的研究受到特别的关注。
[0005] 在水稻中，目前推测有27个家族成员，属于高亲和的KT/HAK/KUP家族（21)。对于 这个家族成员的在水稻体内的生理功能分析报道还比较少（23, 24-25)，主要集中在关于该 家族生理功能的研究，尤其是在水稻中关于该家族成员影响植株地上部株的作用国际上还 没有报道，是一个比较新颖的研究领域。
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