天美娱乐夏涛课题组最新研究工作通过体外DNA改组技术对植物液泡膜Na⁺/H⁺逆向转运蛋白（Na⁺/H⁺ antiporter）进行定向分子进化，获得了一个新的Na⁺/H⁺ antiporter基因，该基因赋予酵母更强的耐受NaCl、LiCl、KCl和潮霉素的能力，该基因表达蛋白转运Na⁺的活性比野生基因蛋白提高了约1倍。该研究成果已于近日在线发表在国际学术期刊《Journal of Biological Chemistry》🤟🏽。

    Na⁺/H⁺逆向转运蛋白是普遍存在于生物界的负责Na⁺/H⁺交换的离子转运蛋白🧑‍🍼。在植物中，这类蛋白主要分布在质膜和液泡膜上👨🏽‍🏫，能利用跨膜质子梯度将Na⁺转运至细胞外或区隔化到液泡中🕛，对于植物耐盐性𓀎、植物细胞的离子均衡和pH调节等具有重要的作用，显示了这类基因在耐盐植物分子育种中具有广阔的应用前景。

    尽管对于植物Na⁺/H⁺ antiporter基因进行了大量的转基因植物研究🐜，但是目前已经克隆的Na⁺/H⁺ antiporter基因转运Na⁺的活性普遍较低😑，很大程度上限制了这类基因在耐盐植物分子育种中的应用。天美娱乐夏涛课题组博士研究生徐凯等采用DNA改组技术对该基因进行定向分子进化👩🏽‍✈️，在基因的分子改造以及结构与功能关系研究方面取得进展。该课题组对来源于拟南芥的液泡膜Na⁺/H⁺ antiporter基因AtNHX1进行了突变重组📬，通过酵母异源表达系统进行筛选👩🏿‍🚀🫱，得到了一个新的强耐盐Na⁺/H⁺ antiporter基因,该新基因赋予酵母的NaCl耐受能力提高了一倍，同时对KCl☠️📂、LiCl和潮霉素的耐受能力也有不同程度的提高☂️🌹。该基因和野生型基因表达的蛋白均定位于酵母液泡膜上，离子转运活性测定结果表明该基因表达蛋白的Na⁺转运活性比野生基因蛋白提高了约1倍👨🏿‍🦲，K⁺转运活性有小幅提高。对该基因中的突变位点进行单独突变研究表明，包含单独突变的突变体赋予酵母的耐盐能力也得到了提高🚱，这暗示了突变位点所在的离子结合结构域与跨膜区存在潜在的相互作用进而影响离子转运活性。

    本研究通过针对Na⁺/H⁺ antiporter这一重要耐盐基因的分子改造为植物耐盐分子育种开辟新的途径，同时对于深刻了解Na⁺/H⁺   antiporter基因耐盐分子机制，进而培育植物耐盐新品种应用于盐碱地的生物改良🧏🏽，应对未来农业发展人口增多、可耕地减少的挑战,均具有重大的科学意义和经济价值🥗。

    该项研究得到了国家自然科学基金的支持😮‍💨。该研究中获得的Na⁺/H⁺ antiporter新基因已申请了中国国家发明专利和国际PCT专利。