作者:夏涛等 来源:《生物化学期刊》 发布时间:2010-8-25 10:10:59
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植物耐盐基因分子进化研究获进展
 
目前全世界土地的1/4到1/3为盐渍化土壤,大约20%的耕种土地和接近一半的灌溉土地都不同程度地受到了盐渍化危害。把盐碱地变成良田沃土,是人类自古至今的梦想。如今这个梦想离现实又近了一大步。近日,华东师范大学夏涛教授的课题组,通过基因改组技术创造了一种新的“钠氢逆向转运蛋白”,转入并表达这种新基因的植物,能够在高盐环境下正常生长。这也就意味着这种转基因植物有望成为盐碱地的“死敌”。该项成果目前已经申请了中国国家发明专利和国际PCT专利。
 
夏涛教授的相关研究成果《通过基因改组获得了一个新的植物液泡钠氢离子逆向转运蛋白提高了酵母的耐盐性》(A novel plant vacuolar Na+/H+ antiporter gene evolved by DNA shuffling confers improved salt tolerance in yeast)近日在国际著名学术期刊《生物化学期刊》(Journal of Biological Chemistry)在线发表。
 
植物通过根吸收水分和养料,也会把盐碱成分运输到整个植物体。如果吸收到体内的盐碱成分浓度过高,植物就会死去,这也是在盐碱地上植物不容易生长的原因。如何培育能够在盐碱地上正常生长的植物特别是培育高耐盐性的转基因工程植物,是进行盐碱地改良的根本出路,也是目前学术界的研究重点。
 
植物细胞里有一种特殊的器官叫做液泡,能够储藏植物代谢的废物而不影响细胞的正常发育与生长。于是科学家就试图把盐离子从植物细胞细胞质内搬运到液泡中,将其隔离,使得盐离子不再伤害植物。而指挥这种搬运工作的就是液泡膜上的钠氢逆向转运蛋白。目前,科学界已经克隆了大量钠氢逆向转运基因并进行了该类基因的工程化尝试。但是,在实际应用中发现,这种钠氢逆向转运蛋白的活性仍然不强,植物的抗盐效果不甚理想。
 
于是夏涛教授课题组决定以酵母突变体为高通量的筛选体系,通过基因改组技术强化钠氢逆向转运蛋白的搬运能力。经过一系列的实验,他们取得了成功。数据显示,这种新创造的钠氢逆向转运蛋白转运盐分的能力比野生的钠氢逆向转运蛋白提高了约1倍。现在,他们还将该基因植入了拟南芥中,结果发现拟南芥在盐碱环境中的生存能力大大提高。
 
目前,夏涛课题组正在改良这种基因,继续提升它的活力,同时开展改良基因的工程化育种。该项成果具有广阔的应用前景。“我们的研究为利用分子生物学技术培育植物耐盐新品种提供了一条新的思路。这些新基因可以用于盐碱地的生物改良,缓解我国人口多、耕地减少的局面。而且,这些能够生活在盐碱地上的植物还可以加工处理为生物质能,进行可持续再利用。”夏涛表示。(来源:华东师范大学 戴勇)
 
 
 
 
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