一种降低水稻籽粒中镉含量的基因及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种降低水稻籽粒中镉含量的基因及其应用。该基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。本发明专利技术所得到的基因能够调控水稻茎秆中节点I、节间Cd向籽粒的转移，并降低水稻糙米中的Cd含量。米中的Cd含量。

【技术实现步骤摘要】
一种降低水稻籽粒中镉含量的基因及其应用


[0001]本专利技术属于基因工程
，具体涉及一种降低水稻籽粒中镉含量的基因及其应用。

技术介绍

[0002]镉(Cd)是一种人类和植物的非必需元素，能对人类和植物的生长发育造成严重影响。水稻是我国的主要粮食作物之一，对Cd具有较强的富集能力。土壤中的Cd可以在水稻籽粒中积累并随食物链进入人体，进而危害人类健康。我国稻田Cd污染导致的稻米Cd安全问题备受关注。因此，降低稻米中的Cd含量成为保障粮食安全问题的重要前提。挖掘控制水稻籽粒Cd积累的关键基因是筛选和培育籽粒Cd低积累水稻的重要前提，也是保障Cd污染农田安全生产的可靠手段。
[0003]土壤中的Cd进入到水稻籽粒主要包括以下几个步骤：根系对Cd的吸收、Cd通过木质部转运至地上部、节点对Cd的滞留和再分配、Cd经叶片等器官活化后运输到籽粒中。研究发现，OsNramp5和OsNramp1参与水稻根系细胞对Cd的吸收和转运，能够影响水稻对Cd的吸收进而调控籽粒Cd含量。OsHMA3能选择性地将Cd隔离到根液泡中，减少调控Cd从根向地上部和籽粒的转运。OsHMA2影响Cd向地上部的转运，通过调控Cd重新装载到分散维管束韧皮部的过程，影响籽粒Cd的浓度。OsHMA2、OsZIP7、OsLCT1、OsCCX2、CAL1通过调控Cd在节点的分配进而影响水稻籽粒对Cd的积累。然而水稻对Cd的吸收、转运和积累涉及到多个装载和卸载过程，有限的基因不能完全阐明Cd在水稻中的运输过程。因此，探索更多调控水稻糙米Cd含量的关键基因基因是十分必要的。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供一种降低水稻籽粒中镉含量的基因及其应用，该基因能够调控水稻节间和最上部节点I中Cd向籽粒的转移，显著降低水稻籽粒Cd含量。
[0005]为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0006]一种降低水稻籽粒镉含量的基因，该基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0007]进一步地，该基因还可以是与SEQ ID NO.1所示核苷酸序列具有80％以上同源性，且能表达相同功能蛋白的核苷酸序列。
[0008]上述基因编码的蛋白，该蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
[0009]一种降低水稻籽粒中镉含量的制剂，制剂包括促进基因表达的活性成分。
[0010]一种降低水稻籽粒中镉含量的药物，药物包括上述蛋白。
[0011]上述基因在水稻种质资源改良或低镉品种培育中的应用。
[0012]本专利技术的有益效果：
[0013]本专利技术所得到的基因能够调控水稻茎秆中节点I、节间Cd向籽粒的转移，并降低水稻糙米中的Cd含量。
附图说明
[0014]图1为克隆菌落PCR检测结果；
[0015]图2为基因克隆侧序结果；
[0016]图3为基因在水稻中不同时期各器官的表达量；
[0017]图4为亚细胞定位检测结果；
[0018]图5为基因对镉转运活性的影响；
[0019]图6为敲除水稻中基因后的PCR测序解码图；
[0020]图7为敲除水稻中基因后的PCR测序解码图；
[0021]图8为野生型与突变体水稻成熟期各器官中镉含量。
具体实施方式
[0022]下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。
[0023]实施例1基因的克隆
[0024]对水稻籽粒Cd低积累材料雅恢2816进行50μM Cd处理，于处理后7天采取新鲜叶片放入液氮中速冻，用于提取水稻植株总RNA，使用引物(F：ACACTCATCGTTGTCCATCTG,R：CAAAATTAGCCCAAACCCTC)进行基因克隆。
[0025]然后采用pEASY
‑
Blunt Cloning Kit试剂盒(TransGen Biotech,北京全式金生物技术有限公司)进行目的片段克隆，TA克隆产物转化大肠杆菌，涂抗性平皿过夜培养。挑选克隆子摇菌，使用引物(F：ACACTCATCGTTGTCCATCTG，R：CAAAATTAGCCCAAACCCTC)进行菌落PCR阳性克隆鉴定(见图1)，并进行测序(图2)。最终得到了如下所示的基因序列：
[0026]5’‑
ATGTACTTAATTAATTATTTGAGTGCTGTAAATCTGCAATGCGTTGTGTTGATGTGTTTAATTACCTTTTCTTTTCTCTGCAATGGATGGAAACCTGGTGTATTTGTATGTTCATCAAATAAGTACTCTATGCAGTGTTTTGGCTTGAACAAAATGTTTGTCGAGGGTTTGGGCTAA
‑3’
(SEQ ID NO.1)，其编码58个氨基酸残基，与参考基因组进行对比，未发生碱基突变，其氨基酸序列为5
’‑
MYLINYLSAVNLQCVVLMCLITFSFLCNGWKPGVFVCSSNKYSMQCFGLNKMFVEGLG
‑3’
(SEQ ID NO.2)。
[0027]实施例2基因在水稻中的表达特性
[0028]在大田Cd污染条件下，采取雅恢2816抽穗期、拔节期、灌浆期的穗、叶片、叶鞘、节间和不同部位节点放入液氮速冻，用于提取水稻植株总RNA，使用引物(F：ACAGCACACAACCAACAGCC,R：TGTGCCAGTTCCAAGCACAC)和内参基因UBQ5引物(F：AACCAGCTGAGGCCCAAGA,R：ACGATTGATTTAACCAGTCCATGA)进行q
‑
PCR分析，每组实验5个重复，其结果见图3。
[0029]如图3所示，基因在籽粒Cd低积累水稻雅恢2816拔节期、抽穗期和灌浆期的节点、叶片、叶鞘、节间和穗部均有表达，在抽穗期，该基因在节点、叶片的表达高于其他器官，穗部中的表达水平最低；在灌浆期，该基因在节点、叶片和穗部中的表达量高于其他器官。
[0030]实施例3亚细胞定位
[0031]为对基因进行亚细胞定位，根据其基因序列设计引物(F：GTCTTAAGTCCGGAGCTAGC
TCTAGAATGTACTTAATTAATTATTTGAGTGCTG，R：CTCGCCCTTGCTCACCATGGATCCGCCCAAACCCTCGACAA)，以雅恢2816的cDNA为模板进行PCR扩增，获得目的片段。PAN580载体用XbaI与BamHI酶切处理并回收，与得到的PCR扩增产物进行重组，重组产物转化大肠杆菌，涂抗性平板。挑选克隆子摇菌，利用引物(A580
‑
seqR：AGAAGATGGT本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低水稻籽粒中镉含量的基因，其特征在于，所述基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。2.根据权利要求1所述的基因，其特征在于，所述基因还可以是与SEQ ID NO.1所示核苷酸序列具有80％以上同源性，且能表达相同功能蛋白的核苷酸序列。3.权利要求1所述基因编码的蛋白，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：余海英，安琪，李廷轩，黄化刚，张锡洲，叶代桦，郑子成，王永东，张路，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：