一种作物铁锌生物强化方法技术

本发明专利技术公开了一种作物铁锌生物强化方法，属于植物生物学技术领域，该方法利用水稻RCc3基因启动子启动水稻OsCKX1基因的表达，通过增强根对锌的吸收和转运能力，改良作物籽粒中微量元素含量和产量，所述水稻OsCKX1基因具有如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，所述水稻RCc3基因启动子具有如SEQ ID NO.3所示的核苷酸序列。该方法首次发现利用水稻RCc3基因启动子启动水稻OsCKX1基因，可增强根对锌的吸收、转运能力，进而可用于改良作物籽粒中微量元素含量和产量。

A Bioaugmentation Method of Iron and Zinc in Crops

【技术实现步骤摘要】
一种作物铁锌生物强化方法
本专利技术涉及的是植物生物学
，尤其涉及的是一种作物铁锌生物强化相关基因及强化方法。
技术介绍
铁、锌是动植物生长发育必需的营养元素，在新陈代谢中起着十分重要的作用。铁是血红蛋白、肌红蛋白、细胞色素及其他酶系统的主要成分，帮助氧的运输，促进脂肪的氧化。缺铁会降低人体的免疫力，影响人们的生活质量，甚至危及人们的健康。铁营养摄入不足是导致人体缺铁性贫血的主要原因。在膳食结构中，以谷物为主食，特别是发展中国家的人群，缺铁性贫血更为严重。缺铁不仅影响植物的生长，更影响作物的营养品质。缺铁会造成植物叶片失绿、生长受阻、产量降低等生理现象，从而影响植物的健康生长。锌是人体必需而又易缺乏的营养元素，世界约20％的人口面临着锌吸收不足的威胁。人体内大约含有2g锌，大部分分布在骨骼、肌肉、血浆和头发中。锌在人体生长发育、生殖遗传、免疫等生理历程中起着极其重要的作用，被人们冠以“生命之花”的美称。人类缺锌会导致生长发育缓慢、智力发育低下、营养不良等。锌是生物体内多种酶的辅助因子，参与机体的各种代谢。儿童在生长发育过程中，对锌的需求量比较大。锌与儿童的免疫功能、视觉及性发育密切相连。缺锌会降低机体的免疫水平，特别是呼吸道和消化道的抵抗力。锌是调节基因表达即调节DNA复制、转译和转录的DNA聚合酶的必需组成部分，因此，缺锌动物的突出的症状是生长、蛋白质合成、DNA和RNA代谢等发生障碍。人们依赖从植物中获得日常膳食所需的锌。锌也是植物生长发育所必需的微量营养元素，对于植物的生长和发育是必不可少的。植物缺锌会导致节间缩短、叶子向内卷曲及叶片变小等，严重缺锌会导致植物生长受阻进而影响植物的产量和品质。所以，增加植物获得铁锌的能力，对植物的生长发育和人类的健康具有重要的意义。在饮食上补充富含铁锌的食物，是最安全的补锌方法，被认为是解决人体缺铁锌的最有潜力的途径。随着我国生活水平的不断提高，高产、优质育种一直是作物研究的主题。生物强化仍然是改善谷物中微量元素缺乏问题的一种现实的、经济的和可持续发展的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种作物铁锌生物强化方法，以采用基因工程方式，提供一种能够增强根对锌的吸收、转运能力，改良作物籽粒中微量元素含量和产量的方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种作物铁锌生物强化方法，该方法利用水稻RCc3基因启动子启动水稻OsCKX1基因的表达，通过增强根对锌的吸收和转运能力，改良作物籽粒中微量元素含量和产量，其中，所述水稻OsCKX1基因具有如SEQIDNO.1所示的核苷酸序列，其编码的氨基酸序列如SEQIDNO.2所示，所述水稻RCc3基因启动子具有如SEQIDNO.3所示的核苷酸序列。所述利用水稻RCc3基因启动子启动水稻OsCKX1基因的表达的方法，步骤包括：(1).根据已知的水稻RCc3基因启动子、水稻OsCKX1基因序列，从水稻基因组或cDNA中克隆获得水稻RCc3基因启动子、水稻OsCKX1基因；(2).将步骤(1)的水稻RCc3基因启动子和水稻OsCKX1基因依次顺式连接到作物表达载体中，构建获得RCc3pro:OsCKX1表达载体；(3).将RCc3pro:OsCKX1表达载体导入待增强作物的基因组中，获得转基因植株，所述的转基因植株相比较原始植株的铁锌含量、产量都有提高。所述作物表达载体为双元载体pCAMBIA1300。所述水稻OsCKX1基因的克隆方法，步骤包括：提取水稻总RNA，并反转录成cDNA，以：SEQIDNO.4，5’端引物：5’-GGGGTACCATGGCGGCGATTTACCTG-3’SEQIDNO.5，3’端引物：5’-CGGGATCCTCAGTTGAAGATGTCCTGGCC-3’为特异性扩增引物，进行PCR扩增，获得含有KpnI和BamHI酶切位点的水稻OsCKX1基因序列。所述水稻RCc3基因启动子的克隆方法，步骤包括：提取水稻总DNA，以：SEQIDNO.6，5’端引物：5’GGAATTCTATTAGAAGCAGTACGATCTTATT-3’SEQIDNO.7，3’端引物：5'-GGGGTACCTGCTACGTACCCGAGATCGATC-3’为特异性扩增引物，进行PCR扩增，获得含有EcoRI和KpnI酶切位点的水稻RCc3基因启动子序列。本专利技术相比现有技术具有以下优点：本专利技术提供了一种作物铁锌生物强化方法，该方法首次利用水稻RCc3基因启动子启动水稻OsCKX1基因的表达，可增强根对锌的吸收、转运能力，该方法可用于改良作物籽粒中微量元素含量和产量。附图说明图1为图1RCc3pro:OsCKX1双元载体示意图；图2苗期RCc3pro:OsCKX1株系根中OsCKX1基因的表达量；图3成熟期RCc3pro:OsCKX1株系株型图；图4RCc3pro:OsCKX1株系中糙米铁含量；图5RCc3pro:OsCKX1株系中糙米锌含量；图6RCc3pro:OsCKX1株系小区产量。具体实施方式实施例11、材料本实施例所用方法如无特别说明均为本领域的技术人员所知晓的常规方法，所用的试剂等材料，如无特别说明，均为市售购买产品。本实施例所涉及的水稻品种为中花11号水稻(TongH,JinY,LiuW,LiF,FangJ,YinY,QianQ,ZhuL,ChuC(2009)DWARFANDLOW-TILLERING,anewmemberofGRASfamily,playspositiverolesinbrassinosteroidsignalinginrice.PlantJ.58:803-816)公众可从中国科学院遗传与发育生物学研究所获得。下述实施例中的双元载体pCAMBIA1300(TongH,JinY,LiuW,LiF,FangJ,YinY,QianQ,ZhuL,ChuC(2009)DWARFANDLOW-TILLERING,anewmemberofGRASfamily,playspositiverolesinbrassinosteroidsignalinginrice.PlantJ.58:803-816)公众可从中国科学院遗传与发育生物学研究所获得。2、方法2.1.OsCKX1基因过表达载体pCAMBIA1300-RCc3pro:OsCKX1的构建2.1.1.重组载体pCAMBIA1300-OsCKX1的构建提取水稻中花11号三叶期幼苗总RNA，采用RT-PCR方法扩增到编码OsCKX1的1599bp全长cDNA。其中：1)植物总RNA的提取：选取100mg生长一周的水稻中花11号的幼苗为材料，在液氮中研磨，将液氮中研碎的冻干粉转入到含1mlTrizol试剂(Invitrogen)的1.5ml离心管中，充分混匀；室温放置5分钟；每管中加入0.2ml氯仿，剧烈振摇20秒，室温放置2-3分钟；12,000rpm，4℃，离心15分钟；把上清的水相0.5ml转移到一个新的1.5ml离心管中，加0.5ml异丙醇，25℃放置10分钟使RNA沉淀；12,000rpm，4℃，离心10分钟；去上清，将RNA沉淀。用1ml75％乙醇清洗2次，超净台吹至半干；用50μlDEPC-ddH2O重悬沉淀，60℃水浴10分钟，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种作物铁锌生物强化方法，其特征在于，该方法利用水稻RCc3基因启动子启动水稻OsCKX1基因的表达，通过增强根对锌的吸收和转运能力，改良作物籽粒中微量元素含量和产量，所述水稻OsCKX1基因具有如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，所述水稻RCc3基因启动子具有如SEQ ID NO.3所示的核苷酸序列。

【技术特征摘要】
1.一种作物铁锌生物强化方法，其特征在于，该方法利用水稻RCc3基因启动子启动水稻OsCKX1基因的表达，通过增强根对锌的吸收和转运能力，改良作物籽粒中微量元素含量和产量，所述水稻OsCKX1基因具有如SEQIDNO.1所示的核苷酸序列，所述水稻RCc3基因启动子具有如SEQIDNO.3所示的核苷酸序列。2.根据权利要求1所述的一种作物铁锌生物强化方法，其特征在于，所述利用水稻RCc3基因启动子启动水稻OsCKX1基因的表达的方法，步骤包括：(1).根据已知的水稻RCc3基因启动子、水稻OsCKX1基因序列，从水稻基因组或cDNA中克隆获得水稻RCc3基因启动子、水稻OsCKX1基因；(2).将步骤(1)的水稻RCc3基因启动子和水稻OsCKX1基因依次顺式连接到作物表达载体中，构建获得RCc3pro:OsCKX1表达载体；(3).将RCc3pro:OsCKX1表达载体导入待增强作物的基因组中，获得转基因植株，所述的转基因植株相比较原始植株的铁锌含量、产量都有提高。3.根据权利要求2所述的一种作物铁锌生物强化方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：储成才，高少培，徐凡，张从合，严志，方玉，王慧，申广勒，张云虎，周桂香，
申请(专利权)人：安徽荃银高科种业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34