本发明专利技术公开了玉米锌铁调控转运体ZmITR1基因及其应用。本发明专利技术从玉米中分离得到锌铁调控转运体ZmITR1基因，其cDNA序列为SEQ ID No.1所示。亚细胞定位表明，该锌铁调控转运体定位在细胞的质膜与内质网，在植物细胞中起到吸收、转运和储存锌铁以及参与锌铁离子的解毒等作用。实时定量RT-PCR表达分析发现，ZmITR1在缺锌或缺铁的根和地上部表达均上调，在胚发育的后期表达明显上调，对于胚的发育具有重要的调控作用。酵母互补实验表明，ZmITR1基因具有锌铁互补能力。本发明专利技术所分离的ZmITR1基因对于调控植物吸收、转运和储存锌铁的能力、促进胚的发育以及增加粮食作物籽粒中锌铁含量等有重要的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
玉米锌铁调控转运体ZmIRT1基因及其应用
本专利技术涉及从植物中分离的金属离子转运体基因，尤其涉及从玉米中分离的与锌铁的吸收、转运或储存有关的调控转运体ZmIRT1基因，本专利技术进一步涉及该调控转运体ZmIRT1基因在调控植物吸收、转运或储存锌或铁能力、解除过量的锌铁对植物的毒害以及增加粮食作物种子锌铁含量中的应用，属于植物金属离子调控转运体基因的分离和应用领域。
技术介绍
锌和铁是生物体所必需的微量元素，在植物的生长发育过程中有着重要作用(WintzH,FoxT,WuYY,etal.ExpressionprofilesofArabidopsisthalianainmineraldeficienciesrevealnoveltransportersinvolvedinmetalhomeostasis.TheJournalofbiologicalchemistry2003,278(48):47644-47653.)。锌是生物体300多种酶和重要蛋白质的结构辅助因子(HaydonMJ,CobbettCS.AnovelmajorfacilitatorsuperfamilyproteinatthetonoplastinfluenceszinctoleranceandaccumulationinArabidopsis.Plantphysiology2007,143(4):1705-1719.)。锌不仅参与机体的各种代谢，在生物膜稳定和基因表达调控等生理机能中也担负着重要的角色(MathewsWR,WangF,EideDJ,etal.DrosophilafearofintimacyencodesaZrt/IRT-likeprotein(ZIP)familyzinctransporterfunctionallyrelatedtomammalianZIPproteins.TheJournalofbiologicalchemistry2005,280(1):787-795.)。锌的缺乏会导致叶绿素、脂质、蛋白、质膜的氧化破坏，适量增加植物体内锌的含量可提高作物产量，而植物体内锌离子的过度积累又会对植物产生毒害。铁在细胞呼吸、光合作用和金属蛋白的催化反应过程中发挥重要作用，是重要的电子传递体，因此，铁元素在原核和真核生物的生命活动中具有不可替代的功能。另外，细胞内过高的Fe3+/Fe2+氧化还原势会导致超氧化合物的产生，对细胞造成伤害(BriatJF,LebrunM.Plantresponsestometaltoxicity.Comptesrendusdel'AcademiedessciencesSerieIII,Sciencesdelavie1999,322(1):43-54.)。因此，严格控制植物体内金属离子的平衡是至关重要的。参与锌铁吸收的蛋白主要有三类，都是以蛋白家族形式存在的，包括：ZIP，即锌调控转运体(Zinc-regulatedtransporter，ZRT)和铁调控转运体(Iron-regulatedtransporter，IRT)。酵母功能互补实验显示ZIP家族基因能够转运包括Zn2+、Fe2+、Cu2+、Cd2+在内的多种金属离子(ColangeloEP,GuerinotML.Putthemetaltothepetal:metaluptakeandtransportthroughoutplants.Currentopinioninplantbiology2006,9(3):322-330.)。ZIP一般由309-476个氨基酸残基组成，有8个潜在的跨膜结构域和相似的拓扑结构，第3和第4跨膜区之间有一长的可变区，可变区位于胞内，其C、N末端位于胞外，该区富含组氨酸残基，可能与金属的结合、转运有关(GuerinotML.TheZIPfamilyofmetaltransporters.BiochimBiophysActa2000,1465(1-2):190-198.)。目前在拟南芥、水稻、蒺藜苜蓿、大豆、野生型二粒小麦、葡萄等植物中鉴定出ZIP基因并对其功能进行了研究。在拟南芥中发现16个ZIP家族基因，AtIRT1是通过酵母互补实验分离得到的第一个ZIP功能基因，其主要在根部表达，且该基因的过表达可导致镍的过度积累(EideD,BroderiusM,FettJ,etal.Anoveliron-regulatedmetaltransporterfromplantsidentifiedbyfunctionalexpressioninyeast.ProceedingsoftheNationalAcademyofSciencesoftheUnitedStatesofAmerica1996,93(11):5624-5628；HenriquesR,JasikJ,KleinM,etal.Knock-outofArabidopsismetaltransportergeneIRT1resultsinirondeficiencyaccompaniedbycelldifferentiationdefects.Plantmolecularbiology2002,50(4-5):587-597；VarottoC,MaiwaldD,PesaresiP,etal.ThemetaliontransporterIRT1isnecessaryforironhomeostasisandefficientphotosynthesisinArabidopsisthaliana.ThePlantjournal:forcellandmolecularbiology2002,31(5):589-599；VertG,GrotzN,DedaldechampF,etal.IRT1,anArabidopsistransporteressentialforironuptakefromthesoilandforplantgrowth.PlantCell2002,14(6):1223-1233；NishidaS,TsuzukiC,KatoA,etal.AtIRT1,theprimaryironuptaketransporterintheroot,mediatesexcessnickelaccumulationinArabidopsisthaliana.Plant&cellphysiology2011,52(8):1433-1442.)。AtIRT2主要在根部表达，定位在囊泡，推测具有细胞内过量金属元素的解毒功能(VertG,BriatJF,CurieC.ArabidopsisIRT2geneencodesaroot-peripheryirontransporter.ThePlantjournal:forcellandmolecularbiology2001,26(2):181-189；VertG,BarberonM,ZelaznyE,etal.ArabidopsisIRT2cooperateswiththehigh-affinityironuptakesystemtomaintainironhomeostasisinrootepidermal本文档来自技高网...
【技术保护点】
从玉米(Zea mays)中分离的锌铁调控转运体ZmITR1基因，其特征在于，其cDNA序列选自(a)、(b)或(c)：(a)、SEQ ID No.1所示的核苷酸序列；(b)、编码SEQ ID No.2所示氨基酸的核苷酸序列；(c)、与SEQ ID NO:1的互补序列在严谨杂交条件能够进行杂交的核苷酸，该核苷酸所编码的蛋白质具有锌铁调控转运体的功能。
【技术特征摘要】
2013.05.31 CN 201310213498.51.从玉米(Zeamays)中分离的锌铁调控转运体ZmIRT1基因，其特征在于，其cDNA序列为SEQIDNo.1所示的核苷酸序列。2.权利要求1所述的锌铁调控转运体ZmIRT1基因所编码的蛋白质，其特征在于，所述蛋白质的氨基酸序列为SEQIDNo.2所示。3.含有权利要求1所述锌铁调控转运体ZmIRT1基因的重组表达载体。4.按照权利要求3所述的重组表达载体，其特征在于：所述的重组表达载体...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈景堂，李素贞，李宏博，祝丽英，黄亚群，
申请(专利权)人：河北农业大学，
类型：发明
国别省市：河北;13
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