华东师范大学最新JBC文章提出新思路

　　生物通报道：来自华东师范大学的研究人员与美国植物学研究专业的研究人员一道通过基因改组技术创造出一种新的基因，凡是转入并表达这种新基因的植物，都能够在高盐环境里正常生长。这一研究成果公布在《The Journal of Biological Chemistry》杂志上，这项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。

领导这一研究是华东师范大学夏涛教授，其曾在厦门大学生命科学院、香港科技大学生化系、日本三菱公司植物工学研究所、日本国家农业研究中心等多处从事植物分子生物学、基因工程和植物资源药品的研究工作，并在加拿大及国内数家生物技术公司任研发总监。2005年起受聘为华东师范大学生命科学院教授、博士生导师。

根据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，全世界盐碱地的面积为9.5438亿公顷，其中我国为9913万公顷。我国碱土和碱化土壤的形成，大部分与土壤中碳酸盐的累计有关，因而碱化度普遍较高，严重的盐碱土壤地区植物几乎不能生存，这就影响了其所在地人民的生存和生活。

在这篇文章中，研究人员通过基因改组技术创造出一种新的基因，凡是转入并表达这种新基因的植物，都能够在高盐环境里正常生长。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。

据文汇报报道，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，也是目前学术界的一个研究重点。

植物细胞的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的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，过去这种蛋白的搬运能力非常有限，因此科学界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，但进展有限。

研究人员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，他们新创造的钠氢逆向转运蛋白转运盐分的能力比原始的钠氢逆向转运蛋白提高了约1倍。他们将该基因植入了拟南芥中，结果拟南芥在盐碱环境中的生存能力大大提高。

目前研究组的成员正在改良这种基因，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，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。

（生物通：万纹）

原文摘要：

A novel plant vacuolar Na+/H+ antiporter gene evolved by DNA shuffling confers improved salt tolerance in yeast

Plant vacuolar Na+/H+ antiporters play important roles in maintaining cellular ion homeostasis and mediating the transport of Na+ out of the cytosol and into the vacuole. Vacuolar antiporters have been shown to play significant roles in salt tolerance, however the relatively low Vmax of the Na+/H+ exchange of the Na+/H+ antiporters identified could limit its application in the molecular breeding of salt tolerant crops. In this study, we applied DNA shuffling methodology to generate and recombine the mutations of Arabidopsis thaliana vacuolar Na+/H+ antiporter gene AtNHX1. Screening using a large scale yeast complementation system identified AtNHXS1, a novel Na+/H+ antiporter. Expression of AtNHXS1 in yeast showed that the antiporter localized to the vacuolar membrane and that its expression improved the tolerance of yeast to NaCl, KCl, LiCl and hygromycin B. Measurements of the ion transport activity across the intact yeast vacuole demonstrated that the AtNHXS1 protein showed higher Na+/H+ exchange activity and a slightly improved K+/H+ exchange activity.

作者简介：

夏涛

男，1965年2月生。
华东师范大学 教授，博士生导师。
1991年获华中农业大学植物遗传育种专业博士学位。自91年起分别在厦门大学生命科学院、香港科技大学生化系、日本三菱公司植物工学研究所、日本国家农业研究中心、加拿大多伦多大学植物系、华中农业大学植物科学技术学院等从事植物分子生物学、基因工程和植物资源药品的研究工作，并在加拿大及国内数家生物技术公司任研发总监。2005年起受聘为华东师范大学生命科学院教授、博士生导师。在国内外专业杂志发表研究论文20多篇，专著二本（合作），并有多项发明专利。目前承担上海市科委基础理论重大研究课题和国家自然科学基金课题的研究，以及遗传学教学和研究生培养等工作。

主要研究兴趣：植物逆境分子生物学；基于环境保护和生态改良的植物基因工程；植物化学物与人体健康

近年发表论文和申请专利:
1．夏涛，徐凯，洪平 （2008）一种新的植物强耐盐基因AtNHXS1及其编码蛋白和应用，国家发明专利申请号20081033447.3
2． Tao Xia and Qin Wang （2007） D-chiro-Inositol found in Momordica Charantia fruit extract plays the role in reducing blood glucose in streptozotocin-induced diabetic rats. Journal of Food Biochemistry, 31(4): 551-562
3． Tao Xia and Qin Wang （2007）Hypoglycemic role of Cucurbita ficifolia (Cucurbitaceae) fruit extract in streptozotocin-induced diabetic rats. Journal of the Science of Food and Agriculture，87（9）：1753-1757
4． Qin Wang and Tao Xia （2007）Enhancement of the thermostability and hydrolytic activity of GH10 xylanase by module shuffling between Cellulomonas fimi Cex and Thermomonospora alba XylA. World Journal of Microbiology and Biotechnology，23（8）：1047-1055
5． Tao Xia and Qin Wang (2006) D-Chiro-Inositol found in Cucurbita ficifolia (Cucurbitaceae) fruit extracts plays the hypoglycemic role in streptozotocin-diabetic rats. Journal of Pharmacy and Pharmacology, 58: 1527-1532.
6． Xia T and Wang Q.(2006) Antihyperglycemic effect of Cucurbita ficifolia fruit extract in streptozotocin-induced diabetic rats. Fitoterapia ,77: 530-533
7． Tao Xia and Eduardo Blumwald (2002) Identification and characterization of a NaCl-inducible vacuolar Na+/H+ antiporter in Beta vulgaris, Physiol Plant，116(2):206-212
8． Hamada A, Shono M, Xia Tao, Ohta M, Hayashi Y, Tanaka A, Hayakawa T.(2001) Isolation and characterization of a Na+/H+ antiporter gene from the halophyte Atriplex gmelini. Plant Mol Biol，46(1):35-42
9． Akira Hamada, Takahiko Hayakawa, Mariko Shouno, Tao Xia, Yasuyuki Hayashi and Akira Tanaka (1999) Cloning a Na+/H+ antiporter gene from the halophyte Atriplex Gmelini Plant & Cell Physiology, 40:353-354