本发明专利技术公开OsFTIP7基因及其突变体在缓解金属氧化物纳米颗粒对水稻的胁迫中的应用，涉及作物生理技术领域，本发明专利技术证明了Osftip7突变体具有促进金属氧化物纳米颗粒胁迫下水稻的生长，缓解金属氧化物纳米颗粒对水稻的毒害的作用，如提高金属氧化物纳米颗粒胁迫下水稻叶绿素合成，并增加其株高和干重，改善金属氧化物纳米颗粒诱导的氧化应激等。
【技术实现步骤摘要】
OsFTIP7基因及其突变体在缓解金属氧化物纳米颗粒对水稻的胁迫中的应用
本专利技术涉及作物生理
，尤其涉及一种OsFTIP7基因及其突变体在缓解金属氧化物纳米颗粒对水稻的胁迫中的应用。
技术介绍
随着纳米技术的迅猛发展，人们已经可以制造出不同类型、尺寸和形状的纳米材料。由于其独特的理化性质，纳米颗粒已被广泛用于日常生活的各个方面，例如电子通信、环境保护、医用药物和农业生产等。氧化铜(CuO)纳米颗粒和氧化锌(ZnO)纳米颗粒等作为重要的金属氧化物NPs，已在各个领域得到了应用。例如，ZnO纳米颗粒因其较强的吸收紫外线能力，可用于化妆品和防晒霜；ZnO纳米颗粒由于能够增强高聚物的韧性，因此可用于橡胶工业生产。此外，CuO纳米颗粒也已广泛用于半导体、气体传感器和农业化学品的生产中。然而，金属氧化物纳米颗粒的过度使用，例如通过农药和化肥等农业活动进入土壤环境中，会对动植物的健康造成不同程度的影响。解决金属氧化物纳米颗粒过度使用造成的污染对于保障我国粮食作物生产和安全具有重要意义。由纳米颗粒引起的氧化应激会引起活性氧的增加，从而扰乱细胞中的氧化还原系统，并对核酸、蛋白质和脂质等细胞大分子造成氧化损伤。在一些研究中已经报道了金属氧化物纳米颗粒对植物生长的不利影响。例如：玉米植株中可以通过木质部的运输将CuO纳米颗粒从根部转运到茎上；1.0mM的CuO纳米颗粒胁迫会引起H2O2等氧化物的急剧增加，并改变水稻幼苗中抗氧化酶的活性；100mg/L的CuO纳米颗粒能够导致拟南芥根和叶中O2和H2O2的积累；此外，ZnO纳米颗粒可以抑制不同种类植物(如油菜、黄瓜和玉米等)根的生长；ZnO纳米颗粒通过增加ROS积累而导致细胞死亡；土壤中800mg/kg的ZnO纳米颗粒可以降低玉米幼苗的叶绿素含量；ZnO纳米颗粒还可以导致水稻植株中抗氧化酶活性和氧化应激系统的变化；浓度为100和200μM的ZnO纳米颗粒可以增加小麦植株中H2O2的积累。因此，缓解金属氧化物纳米颗粒胁迫下的生长抑制对水稻等农作物的生产至关重要。目前，关于如何解决水稻金属氧化物纳米颗粒胁迫的研究还相对较少，而涉及水稻特定基因在水稻中响应金属氧化物纳米颗粒胁迫的研究更是未见报道。
技术实现思路
为解决和缓解金属氧化物纳米颗粒对水稻的生长抑制，本专利技术提供了一种OsFTIP7基因及其突变体在缓解金属氧化物纳米颗粒对水稻的胁迫中的应用。为实现本专利技术的技术目的，本专利技术一方面提供了一种OsFTIP7基因及其突变体在缓解金属氧化物纳米颗粒对水稻的胁迫中的应用。其中，所述OsFTIP7基因在NCBI的Genbank中登录号为AK058522。为实现本专利技术的技术目的，本专利技术另一方面提供了一种通过编辑上述OsFTIP7基因获得的水稻Osftip7突变体在缓解金属氧化物纳米颗粒对水稻的胁迫中的应用。其中，该水稻Osftip7突变体是利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对OsFTIP7基因进行编辑，使OsFTIP7基因发生突变，从而获得丧失功能结构域的OsFTIP7蛋白的水稻植株。具体的，所述OsFTIP7蛋白的功能结构域的描述记载在如下文献中：ShiyongSong,YingChen,LuLiu,YenHowBenjaminSee,ChuanzaoMao,YinboGanandHaoYu，OsFTIP7determinesauxin-mediatedantherdehiscenceinrice，NaturePlants，VOL4，JULY2018：495–504。在本专利技术的一个实施例中，所述利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对OsFTIP7基因进行编辑是向OsFTIP7基因中插入单碱基A来实现的。当然，本领域技术人员还可以利用CRISPR/Cas9基因编辑技术向OsFTIP7基因中插入其他能够使OsFTIP7蛋白无法表达的碱基来获得水稻Osftip7突变体。在本专利技术的一个实施例中，本专利技术提供的水稻Osftip7突变体是通过构建pCAMBIA1300-CAS9-Os-OsFTIP7载体，用BbsI酶切psgR-CAS9-Os载体，并与合成的sgRNAoligos连接，随后将得到的片段连入水稻pCAMBIA1300二元载体(HindIII/EcoRI)，转入农杆菌后，并利用水稻品种日本晴进行遗传转化，最终获得发生位点突变的突变体。优选地，所述金属氧化物纳米颗粒为Cu和Zn的氧化物纳米颗粒中的至少一种。优选地，所述金属氧化物纳米颗粒为CuO或ZnO。优选地，所述水稻以土培形式进行培养。优选地，CuO浓度为0.1-1g/kg，例如，0.1、0.5和1g/kg。优选地，ZnO浓度为0.1-1g/kg，例如，0.1、0.5和1g/kg优选地，通过以下方式中的至少一种来缓解金属氧化物纳米颗粒对水稻的胁迫：(1)提高金属氧化物纳米颗粒胁迫下水稻的株高和干重；(2)提高金属氧化物纳米颗粒胁迫下水稻叶片中叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素的含量；(3)降低金属氧化物纳米颗粒胁迫下水稻叶片中双氧水(H2O2)、丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)的含量；(4)增加金属氧化物纳米颗粒胁迫下水稻叶片中过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和过氧化物歧化酶(SOD)的含量；(5)提高金属氧化物纳米颗粒胁迫下水稻叶片中生长素的含量和生长素合成及响应相关基因的表达量。本专利技术所述的水稻或水稻植株可以为幼苗期的水稻，也可以为非幼苗期的水稻。优选地，所述生长素合成及响应相关基因为OsYUCCA1、OsYUCCA4、OsYUCCA6、OsYUCCA8、OsIAA10、OsIAA13、OsIAA14和OsIAA20中的一种。有益效果：本专利技术提供的Osftip7突变体具有促进金属氧化物纳米颗粒胁迫下水稻的生长，缓解金属氧化物纳米颗粒对水稻的毒害的作用，如提高金属氧化物纳米颗粒胁迫下水稻叶绿素的合成、增加其株高和干重，改善金属氧化物纳米颗粒诱导的氧化应激等等。附图说明图1为本申请所用Osftip7突变体的突变位点示意图；图2为本专利技术试验例1提供的互补系水稻材料、野生型水稻以及实施例2获得的水稻突变体材料在CuONPs或ZnONPs胁迫下进行种植；图3为金属氧化物纳米颗粒胁迫对野生型和Osftip7突变体的表型、株高和干重的影响；其中，A为生长示意图；B和C分别为CuO和ZnO纳米颗粒胁迫下的株高和干重；图4为金属氧化物纳米颗粒胁迫对野生型和Osftip7突变体的叶绿素a，叶绿素b和总叶绿素含量的影响；其中，A和B和分别为CuO和ZnO纳米颗粒胁迫下的叶绿素a含量、叶绿素b含量和总叶绿素含量；图5为金属氧化物纳米颗粒胁迫对野生型和Osftip7突变体的H2O2、MDA和Pro含量的影响；其中，A和B分别为CuO和ZnO纳米颗粒胁迫下的双氧水含量、MDA含量和脯氨酸含量；图6为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.OsFTIP7基因在缓解金属氧化物纳米颗粒对水稻的胁迫中的应用。/n
【技术特征摘要】
20200912 CN 20201095716721.OsFTIP7基因在缓解金属氧化物纳米颗粒对水稻的胁迫中的应用。
2.一种通过编辑权利要求1所述的OsFTIP7基因获得的水稻Osftip7突变体在缓解金属氧化物纳米颗粒对水稻的胁迫中的应用。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其中，所述金属氧化物纳米颗粒为Cu和Zn的氧化物纳米颗粒中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的应用，其中，所述金属氧化物纳米颗粒为CuO或ZnO。
5.根据权利要求4所述的应用，其中，所述水稻以土培形式进行培养。
6.根据权利要求5所述的应用，其中，CuO浓度为0.1-1g/kg。
7.根据权利要求5所述的应用，其中，ZnO浓度为0.1-1g/kg。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋士勇，陈颖，蒋萌，杨丽佳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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