本发明专利技术公开了一种培育耐低重金属元素植物的方法，是将调控植物对重金属吸收的相关基因导入植物细胞或组织，得到耐低重金属元素的植物；所述调控植物对重金属吸收的相关基因，具有下述核苷酸序列之一：１）序列表中ＳＥＱ ＩＤ №：１的多核苷酸；２）编码序列表中ＳＥＱ ＩＤ №：２多肽序列的ＤＮＡ；３）在高严谨条件下可与序列表中的ＳＥＱ ＩＤ №：１限定的ＤＮＡ序列杂交的核苷酸序列。用本发明专利技术的方法可提高植物在低重金属胁迫下对重金属元素的吸收能力，将在农业生产中发挥巨大作用，具有重要的实际意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
铁是所有生物生长所必需的一种营养元素。缺铁会严重影响植物的生长发育和光合作用，最终导致产量和质量的下降。土壤中，铁的总含量一般较高，但绝大多数都以三价氧化铁的形式存在，在中性和碱性土壤中，三价铁的可溶性非常低，不能被植物吸收利用。在长期进化过程中，植物为了满足其生长发育的需要，进化出两条活化和吸收铁的高效途径，分别称为strategy I和strategy II(Ion uptake mechanismsof individual cells and rootsin Mineral nutrition of higher plants Marschner(second edition)ed by Marschner，Academic Press，New York，1995，6-78)。禾本科植物属于strategy II植物，除禾本科以外的植物都属于strategy I植物。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。本专利技术所提供的培育耐低重金属元素植物的方法，是将调控植物对重金属吸收的相关基因导入植物细胞或组织，得到耐低重金属元素的植物；所述调控植物对重金属吸收的相关基因，具有下述核苷酸序列之一1)序列表中SEQ ID №1的多核苷酸；2)编码序列表中SEQ ID №2多肽序列；3)在高严谨条件下可与序列表中的SEQ ID №1限定的DNA序列杂交的核苷酸序列。其中，高严谨条件可为用0.1×SSPE(或0.1×SSC)，0.1％SDS的溶液，在65℃下杂交并洗膜。所述调控植物对重金属吸收相关基因的编码蛋白是具有下述氨基酸残基序列之一的多肽1)序列表中的SEQ ID №2；2)将序列表中SEQ ID №2的氨基酸残基序列经过一至十个氨基酸残基的取代、缺失或添加且具有调控植物对重金属吸收作用的蛋白质。具体的说，所述培育耐低重金属元素植物的方法，是利用植物表达载体，将序列表中SEQ ID №1的基因序列导入植物细胞或组织，得到耐低重金属元素的植物。所述序列表中SEQ ID №1的基因序列是以序列表中SEQ ID №3和SEQ ID №4为引物经PCR扩增获得。所述在构建植物表达载体时，在序列表中SEQ ID №1的基因的转录起始核苷酸前还添加有增强型启动子或诱导型启动子，如花椰菜花叶病毒(CAMV)35S启动子、根部特异表达启动子等，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用本专利技术的基因构建植物表达载体时，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。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，可对所用植物表达载体进行加工，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(GUS基因、萤光素酶基因等)、具有抗性的抗生素标记物(庆大霉素标记物、卡那霉素标记物等)或是抗化学试剂标记基因(如抗除莠剂基因)等。从转基因植物的安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以逆境筛选转化植株。所述构建植物表达载体的出发载体为pBI121、pBin19或pBIN35S-mGFP4。所述植物表达载体为pBI121-FER。所述将调控植物对重金属吸收的相关基因导入植物细胞或组织的方法为借助Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化法、显微注射法、电击法或农杆菌介导法。所述得到的耐低重金属元素的植物为番茄、大豆、油菜、水稻或小麦。序列表中SEQ ID №1的基因，名称为FER，编码一个bHLH类转录调控因子FER，参与控制strategyI植物的缺铁反应(iron deficiency responses)和对铁元素的吸收。通过增强该基因的转录量，能提升FER所调控的下游基因的表达水平，如在低铁条件下，FER转基因植株对铁、锰和锌的吸收能力明显增强，与未转基因植株相比更耐低铁胁迫。用本专利技术的方法可提高植物在低重金属胁迫下对重金属元素的吸收能力，将在农业生产中发挥巨大作用，具有重要的实际意义。下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明。附图说明图1为FER的过量表达载体pBI121-FER的构建示意2为FER的过表达对其下游功能基因LeFRO1、LeIRT1和LeNRAMP1转录的影响的琼脂糖凝胶电泳检测结果图3为在低铁胁迫下FER基因过量表达植株和野生型植株生长情况的比较图4为在低铁胁迫下FER基因过量表达植株对Fe、Mn、Zn和Cu吸收的影响具体实施方式下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法，所用引物均由北京奥克生物技术有限责任公司合成。实施例1、FER基因的获得采用图位克隆法从番茄基因组中分离出FER基因，具体步骤为通过FER基因突变体T3238fer(Brown JC，Chaney RL，Ambler JE，1971，A new tomato mutantinefficient in the transport of iron.Physiol Plant 2548-53)和一野生番茄Lycopericum pennellii(LA716)杂交构建作图群体，对FER进行遗传精确定位，用与FER基因紧密连锁的DNA分子标记筛选番茄DNA的BAC基因组文库，进行BAC测序后获得FER基因的基因组序列，再用FER基因的基因组序列筛选cDNA文库，经测序获得FER基因的cDNA序列，其cDNA序列由1088个碱基组成，具有序列表中SEQ ID №1的DNA序列，其编码序列为自5’端第41-第934位碱基，自5’端第384-第531位碱基编码bHLH类转录调控因子的bHLH保守结构，编码具有序列表中SEQ ID №2的氨基酸残基序列的蛋白质。实施例2、FER转基因植株的获得及该基因的功能验证1、FER的过量表达载体的构建提取番茄品种Moneymaker中的RNA，用逆转录法合成其cDNA，然后以此cDNA为模板，在引物15′-tctagaaaatggagagtggtaatgcatc-3′(序列表中SEQ ID №3)和引物25′-gagctcattaagtaaaagtcccgtttagtttg-3′(序列表中SEQ ID №4)的引导下，PCR扩增FER，PCR反应条件为先95℃ 2分钟；然后95℃ 1分钟，50℃ 1分钟，72℃ 1分钟，共35个循环；最后72℃ 5分钟。反应结束后，对PCR产物用DNA纯化试剂盒(Phamacia公司)纯化后将其克隆入载体pGEM T-easy(Promega公司)中，将该重组载体命名为pGEM T-easy/FER，然后将pGEM T-easy/FER用CaCl2法转化大肠杆菌DH5a菌株，经筛选后挑选阳性单克隆提质粒进行测序。验证序列无误后，用限制性内切酶Xba I和SST I将FER从实施例1中的重组载体pGEM T-easy/FER中分离出来，再将其克隆入含有35S增强型启动子的载体pBI121的Xba I和SacI酶切位点之间得到FER的过量表达载体，如图1所示，将该载体命名为pBI121-FER本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种培育耐低重金属元素植物的方法，是将调控植物对重金属吸收的相关基因导入植物细胞或组织，得到耐低重金属元素的植物；所述调控植物对重金属吸收的相关基因，具有下述核苷酸序列之一：１）序列表中ＳＥＱＩＤ№：１的多核苷酸；２ ）编码序列表中ＳＥＱＩＤ№：２多肽序列的ＤＮＡ；３）在高严谨条件下可与序列表中的ＳＥＱＩＤ№：１限定的ＤＮＡ序列杂交的核苷酸序列。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：凌宏清，李丽华，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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