本发明涉及基因，更具体地，本发明涉及烟草钾离子通道基因nkt3a在烟草低钾胁迫条件下的应用。
背景技术：
1、钾素被称为粮食的“粮食”，适度增加植株内的钾含量有助于提高作物产量品质。但植物对钾的吸收和调控是通过一系列复杂的机制实现的，包括通过特定的钾吸收转运蛋白和通道进行。例如，在植物体中存在着两种钾吸收系统，主要在低钾浓度(低于0.2-0.5mm)条件下起作用“高亲和性钾吸收系统”和主要在高钾浓度(1-10mm)条件下起作用的“低亲和性钾吸收系统”。目前的研究结果显示，“高亲和性钾吸收系统”主要是指质膜上的钾转运体，而“低亲和性钾吸收系统”主要是指质膜上的钾离子通道。shaker钾通道是植物中负责k+吸收、转运和维持胞内k+平衡的重要蛋白，这些通道不仅在植物生长发育的每一个阶段发挥作用，而且在植物对环境变化的快速响应中发挥重要作用，通过精确调节钾离子的流动，可以帮助植物提高对环境胁迫的抵抗力，并促进营养物质的有效分配。
2、鉴定、挖掘钾吸收转运蛋白和通道的基因，探究其在低钾条件下的功能，借助基因编辑技术改良作物品种，对于揭示植物生长发育和环境适应等方面的关键过程具有重大意义。烟草(nicotiana tabacum)是一种喜钾的大田经济作物，钾是烟草的品质元素。目前烟草中的shaker钾通道研究极少。本发明从普通烟草中克隆shaker钾通道基因nkt3a，通过基因编辑技术，构建烟草nkt3a敲除和过表达材料，并分析nkt3a基因在烟草低钾条件下钾素的吸收与转运过程中的功能，揭示其在调控烟草钾素调配、气孔运动以应对低钾环境的响应机制，更好的理解植物在低钾环境下的响应机制，为提高作物钾素利用效率提供潜在的靶标。
技术实现思路
1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提出一个烟草钾离子通道基因nkt3a及其在烟草中的新应用，通过鉴定，明确了烟草钾离子通道基因nkt3a具有促进烟草低钾条件下钾素吸收和转运的新功能，拓展了该基因在烟草钾素利用效率改良中的新用途。
2、本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
3、本发明提供一种烟草钾离子通道基因nkt3a，其特征在于，所述基因的核苷酸序列包含如下(1)～(4)中的任一项：
4、(1)如seq id no.1所示的核苷酸序列；或，
5、(2)与seq id no.1所示的核苷酸序列具有至少90％序列同一性的核苷酸序列；或，
6、(3)在seq id no.1所示的核苷酸序列中添加、取代、缺失或修饰1个或多个碱基，并且表达相同功能蛋白质的核苷酸序列；或，
7、(4)在严格条件下与seq id no.1所示序列杂交的核苷酸序列。
8、优选地，所述nkt3a基因编码蛋白的氨基酸序列包含如下(5)～(7)中的任一项：
9、(5)如seq id no.2所示的氨基酸序列；或，
10、(6)与seq id no.2所示的氨基酸序列具有至少90％序列同一性的氨基酸序列；或，
11、(7)在seq id no.2所示的氨基酸序列中添加、取代、缺失或修饰1个或多个氨基酸残基，并且表达相同功能蛋白质的氨基酸序列。
12、本发明还提供一种包含上述述nkt3a基因的生物材料，所述生物材料为重组表达载体、表达盒或重组菌。
13、本发明还提供上述生物材料在培育耐低钾能力的转基因植物中的应用。
14、优选地，本发明提供的烟草钾离子通道基因nkt3a基因能提高转基因植物的耐低钾能力，表达nkt3a基因能够提高低钾条件下转基因植物钾素的吸收与转运。
15、优选地，所述转基因植物为烟草。
16、本发明还提供一种耐低钾能力的转基因植物的方法，通过上述nkt3a基因的重组表达载体导入受体植物中得到转基因植物，或通过crispr/cas9介导的基因编辑技术，构建了用于敲除上述nkt3a基因的crispr/cas9基因编辑载体，经遗传转化获得nkt3a基因发生编辑的转基因植物。
17、优选地，所述重组表达载体中包含的启动子为35s启动子，所述重组表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体；所述重组表达载体包含外源基因的3’端非翻译区域。
18、优选地，所述重组表达载体具体为pcambia-1300-221、pgreen0029、pcambia3301、pbi121、pbin19、pcambia2301、pcambia1301-ubin、pore-cas9、pylcrispr/cas9-mt、pcas9grna7、pcas9grna7-gfp或其它衍生植物表达载体。
19、使用所述基因构建重组表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型、组成型、组织特异型或诱导型启动子，例如花椰菜花叶病毒(camv)35s启动子、泛素基因ubiquitin启动子(pubi)、胁迫诱导型启动子rd29a等，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用。
20、此外，使用本发明的基因构建重组表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，这些增强子区域可以是atg起始密码子或邻接区域起始密码子等，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。
21、翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用重组表达载体进行加工，如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因、具有抗性的抗生素标记物或是抗化学试剂标记基因等。也可不加任何选择性标记基因，直接以逆境筛选转化植株。
22、更为具体的，所述重组表达载体为pore-cas9/grna-nkt3a基因敲除载体、pchf3-nkt3a基因过表达载体。
23、本发明还提供一种烟草品种，所述烟草品种采用上述方法培育得到的。
24、有益效果
25、本发明通过调节nkt3a基因表达水平在低钾条件下控制烟草的钾素吸收和转运，通过基因工程手段获得nkt3a基因不同表达水平、不同耐低钾能力的转基因作物；
26、通过表达nkt3a基因能够提高烟草低钾条件下钾素吸收和转运；
27、本发明符合现代农业发展需求，对于研究烟草钾素吸收与转运机制、增加烟草的新功能利用、提高烟草耐低钾能力利用等方面具有重要的实用价值和市场前景。
1.烟草钾离子通道基因nkt3a，其特征在于，所述基因的核苷酸序列包含如下(1)～(4)中的任一项：
2.一种烟草钾离子通道蛋白nkt3a，其特征在于，所述蛋白的氨基酸序列分别包含如下(5)～(7)中的任一项：
3.一种包含权利要求1所述的nkt3a基因的生物材料，其特征在于，所述生物材料为重组表达载体、表达盒或重组菌。
4.根据权利要求1所述的nkt3a基因或根据权利要求3所述的生物材料在培育耐低钾能力的转基因植物中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述nkt3a基因提高转基因植物的耐低钾能力，表达nkt3a基因能够提高低钾条件下转基因植物的钾素的吸收与转运。
6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述转基因植物为烟草。
7.一种培育耐低钾能力的转基因植物的方法，其特征在于，通过将包含权利要求1所述的nkt3a基因的重组表达载体导入受体植物中得到转基因植物，或通过crispr/cas9介导的基因编辑技术，构建用于敲除权利要求1所述的nkt3a基因的crispr/cas9基因编辑载体，经遗传转化获得nkt3a基因发生编辑的转基因植物。
8.根据权利要求7所述的培育耐低钾能力的转基因植物的方法，其特征在于，所述重组表达载体中包含的启动子为35s启动子，所述重组表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体。
9.根据权利要求7或8所述的培育耐低钾能力的转基因植物的方法，其特征在于，所述重组表达载体包含外源基因的3’端非翻译区域。
10.根据权利要求7或8所述的培育耐低钾能力的转基因植物的方法，其特征在于，所述重组表达载体中包含可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶基因或发光化合物的基因或具有抗性的抗生素标记物基因或抗化学试剂标记基因。
