一种OsNRAMP2基因的低镉基因型及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种OsNRAMP2基因的低镉基因型及其应用，属于农业生物技术领域。本发明专利技术公开了OsNRAMP2基因的低镉基因型，相比于高镉基因型(Hap2、Hap3、Hap4)，OsNRAMP2基因的低镉基因型(Hap1)在3号染色体5659037位置处插入了6个核苷酸。本发明专利技术鉴定到OsNRAMP2基因与籼粳稻的分化有关，粳稻为Hap1，谷粒镉浓度较低，籼稻为Hap2、Hap3和Hap4，谷粒镉浓度较高。此外，本发明专利技术鉴定到OsNRAMP2基因促进液泡镉的外流，是水稻中第一个鉴定到的促进液泡镉外流的基因。OsNRAMP2基因的上述特性将有助于低镉水稻的选育，具有较好的应用价值。具有较好的应用价值。具有较好的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种OsNRAMP2基因的低镉基因型及其应用

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[0001]本专利技术属于农业生物
，具体涉及一种OsNRAMP2基因的低镉基因型及其应用。

技术介绍
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[0002]镉是一种对所有生物都有害的重金属，在环境中广泛存在。镉的半衰期长达30年，在人体的积累会产生多种病害，如癌症、心脏病、血管问题、骨软化和骨折。大米是世界上一半以上人口的主要粮食。与其他作物相比，水稻更容易积累镉。稻米已经成为人们摄入镉的主要来源。因此，有必要将降低水稻中的镉含量，以降低镉对人类健康带来的风险。
[0003]近年来，随着分子生物学和测序技术的快速发展，镉在水稻中转运的遗传研究越来越多。转基因水稻、水稻突变体、近等基因系等已被用于降低水稻镉积累，并证明是有效的。目前，分子遗传工具已成为开发低镉水稻非常经济和有效的方法。
[0004]镉从土壤转运到水稻谷粒中大致可以分为4个过程：(1)根系吸收镉。根系吸收镉的能力决定了进入水稻植株的镉总量。例如OsCd1基因是一个负责水稻根部吸收镉的基因，同时是一个与籼粳稻分化有关的基因，敲除OsCd1基因和利用OsCd1基因的低镉基因型可以有效降低谷粒中的镉含量，携带粳稻低镉基因型OsCd1V
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的籼稻品种可以减少谷粒镉积累(H.L.Yan,W.X.Xu,J.Y.Xie,Y.W.Gao,L.L.Wu,L.Sun,L.Feng,X.Chen,T.Zhang,C.H.Dai,T.Li,X.N.Lin,Z.Y.Zhang,X.Q.Wang,F.M.Li,X.Y.Zhu,J.J.Li,Z.C.Li,C.Y.Chen,M.Ma,H.L.Zhang,Z.Y.He,Variation of a major facilitator superfamily gene contributes to differential cadmium accumulation between rice subspecies,Nat.Commun.10(2019)2562)。(2)木质部装载，调控镉从根部向地上部分转运。目前已报道OsHMA3可以将镉转运进液泡，该基因的不同基因型展示了不同的镉含量(H.Miyadate,S.Adachi,A.Hiraizumi,K.Tezuka,N.Nakazawa,T.Kawamoto,K.Katou,I.Kodama,K.Sakurai,H.Takahashi,N.Satoh
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Nagasawa,A.Watanabe,T.Fujimura,H.Akagi,OsHMA3,a P1B
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type ofATPase affects root
‑
to
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shoot cadmium translocation in rice by mediating efflux into vacuoles,New Phytol.189(2011)190
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199)。(3)在灌浆期，存储在营养器官尤其是叶片中的镉通过韧皮部转运到谷粒中。(4)在灌浆期，根部新吸收的镉直接通过木质部转运到谷粒。
[0005]然而，镉在水稻中的转运机制复杂，谷粒镉的积累是多细胞和组织协同作用的结果，植物中镉的积累是由必需金属元素转运体介导的，通过基因编辑操纵镉转运体来降低谷粒镉含量的同时，往往伴随着其它营养金属元素的降低。因此，挖掘新的且有效的与谷粒镉积累有关的遗传位点，找到可直接用于杂交育种的低镉基因型，对低镉水稻的选育具有重要意义。

技术实现思路
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[0006]在本专利技术中，我们利用50
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测序深度对141份粳稻和209份籼稻的OsNRAMP2序列变
异进行了分析，发现OsNRAMP2基因主要有4种单倍型，其中粳稻为Hap1基因型，同时具有较低的谷粒镉含量，籼稻为Hap2、Hap3和Hap4基因型，同时具有较高的谷粒镉含量。OsNRAMP2基因的Hap1基因型在3号染色体5659037位置处插入了6个核苷酸，是造成籼粳稻镉积累差异的原因，利用3K水稻种质资源进一步验证了该6个核苷酸在籼粳稻之间的分化。此外，OsNRAMP2促进液泡镉的外流，是水稻中第一个鉴定到的促进液泡镉外流的基因。OsNRAMP2基因的上述特性将有助于低镉水稻的选育。
[0007]本专利技术的第一个目的是提供一种OsNRAMP2基因的低镉基因型，所述的低镉基因型是在水稻的3号染色体5659037位置处插入了6个核苷酸ACCGCC。
[0008]优选地，所述的低镉基因型，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0009]本专利技术的第二个目的是提供上述OsNRAMP2基因的低镉基因型在以下所述任一项中的应用：
[0010](1)低镉水稻选育或鉴定；
[0011](2)籼稻粳稻选育或鉴定；
[0012](3)杂交育种；
[0013](4)基因工程育种。
[0014]优选地，粳稻偏好OsNRAMP2基因的低镉基因型。
[0015]本专利技术的第三个目的是提供OsNRAMP2基因在调控水稻液泡镉外流中的应用。
[0016]优选，是通过调控水稻中OsNRAMP2基因的表达量实现提高或降低水稻叶片、谷粒中的镉含量。
[0017]进一步优选，敲除OsNRAMP2基因在降低水稻叶片中镉含量中的应用。
[0018]优选，是对以下一种或多种的途径进行调控：
[0019](1)在营养生长阶段，OsNRAMP2基因促进镉从水稻根系的液泡流出，促进了镉从根向叶片的转运；
[0020](2)在灌浆期，OsNRAMP2基因促进镉从叶片的液泡流出，同时促进新吸收的镉通过木质部直接运输到谷粒。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
[0022](1)本专利技术首次鉴定到OsNRAMP2基因的低镉基因型。目前水稻中鉴定到的与谷粒镉含量有关的低镉基因型很少，该基因型可以直接通过杂交选育低镉水稻，应用前景好。
[0023](2)本专利技术鉴定到了OsNRAMP2基因与籼粳稻分化有关，可用于水稻品种筛选。
[0024](3)本专利技术鉴定到OsNRAMP2促进液泡镉的外流，是水稻中第一个鉴定到的促进液泡镉外流的基因，并且本专利技术中的OsNRAMP2基因促进液泡镉外流的转运机制和其他与镉含量相关基因是完全不同的，在多途径组合降低水稻谷粒镉含量等方面具有较好的应用前景。
附图说明
[0025]图1：OsNRAMP2基因的基因型和系统发育分析。A图表示OsNRAMP2基因在141份粳稻和209份籼稻自然群体变异中的单倍型。B图表示OsNRAMP2基因的4个单倍型水稻谷粒镉浓度的比较。**表示t
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test中P＜0.01的显著性差异，NS表示t
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test中P＞0.05的无显著差异。C图表示6个核苷酸差异在3K水稻种质资源中的分布。0/0表示Hap1基因型，1/1表示Hap2、
Hap3和Hap本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种OsNRAMP2基因的低镉基因型，其特征在于，所述的低镉基因型是在水稻的3号染色体5659037位置处插入了6个核苷酸ACCGCC。2.根据权利要求1所述的低镉基因型，其特征在于，核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。3.权利要求1或2所述的OsNRAMP2基因的低镉基因型在以下任一项中的应用：(1)低镉水稻选育或鉴定；(2)籼稻粳稻选育或鉴定；(3)杂交育种；(4)基因工程育种。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，粳稻偏好OsNRAMP2基因的低镉基因型。5.OsNRAMP2基因在调控水稻液泡镉外流...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨武，陈洛，赵均良，马雅美，王健，刘志霞，张强，李雯慧，张少红，刘斌，
申请(专利权)人：广东省农业科学院水稻研究所，
类型：发明
国别省市：