本发明专利技术公开了一种水稻金属耐受蛋白OsMPT1及其编码基因和其RNA干涉片段。所述水稻金属耐受蛋白OsMTP1，其氨基酸序列如SEQ?ID?NO.2所示，其编码基因OsMTP1的核苷酸序列如SEQ?ID?NO.1所示，该基因是应答镉胁迫的关键基因，这对于全面理解植物中金属离子转运蛋白的生物学功能具有重要的意义。所述的针对水稻金属耐受蛋白基因OsMTP1的RNA干涉片段，其核苷酸序列如SEQ?ID?NO.3所示，利用表达载体将其在水稻中表达后，能够降低水稻整体植株中的OsMTP1基因表达量，伴随着OsMTP1基因表达量的降低，水稻种子对重金属镉的富集量也有降低。本发明专利技术针对水稻金属耐受蛋白基因OsMTP1的RNA干涉片段可应用于水稻的基因工程遗传育种，培育低吸收富集镉的水稻品种，减轻重金属镉对粮食作物带来的食品安全危害。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物基因工程领域，具体涉及水稻金属耐受蛋白OsMPTl及其编码基因和其RNA干涉片段。
技术介绍
水稻是世界上最重要的粮食作物之一，是我国第一大粮食作物。工业“三废”的排放造成巨大的环境污染，特别是重金属污染问题日益加剧，已成为危害人类社会的重要问题之一。在我国重金属污染较严重的地区，如珠三角、长三角等工业化程度高的地区以及采矿业发达的我国中部部分地区(如湖南的郴州、衡阳、永州、常德、株州等地)，都是以水稻为主要的粮食作物，这些地区生产的稻米经常会出现重金属超标的情况。过量的重金属在水稻的体内大量积累，不仅影响水稻产量、品质及整个农田生态系统，而且可通过食物链危及动物和人类的健康。研究水稻对重金属吸收转运的分子机制不仅对农业生产具有指导作用，而且对环境治理，为无公害稻米的生产技术创新提供科学依据。MTP(Metal Tolerance Protein)是一类锌指蛋白，属于 CDF(Cation Diffusion Facilitator)蛋白家族成员。CDF蛋白在细菌、真菌、植物、动物中广泛存在，这类蛋白的特征是均含有4-6个跨膜结构域，可能以二聚体或者多聚体的形式发挥作用；N末端有一标记性的氨基酸序列，而C末端则属于离子流结构域，用于结合并转运金属离子( Maser P et al. Phylogenetic relationships within cation transporter families of Arabidopsis. Plant Physiol. 2001. 126(4) :1646-67) 其 N 末端和 C 末端都朝向细胞质一面，部分成员在其中两个跨膜区之间的细胞质面有组氨酸富含区域，该区域可能与金属离子的特异性结合有关。第一和第二跨膜区之间有一典型的SX(ASG) (LIVMT) 2 (SAT) (DA) (SGAL) (LIVFYA) (HDN) X3DX2 (AS)结构(Paulsen IT et al. A novel family of ubiquitous heavy metal ion transport proteins. J. Membr. Biol. 1997. 156,99-103)。已有石if究表明，CDF蛋白参与跨细胞质膜转运多种金属离子，包括Si，Mn, Fe, Co, Ni，Cd等(Gaither, LA et al. Eukaryotic zinc transporters and their regulation. Biometals. 2001. 14, 251-270)。在植物中，由于植物中⑶F蛋白大多与植物对重金属的耐受性相关，因此也称为金属耐受蛋白(Metal Tolerance Protein，MTP)。植物中最先分离鉴定的MTP是拟南芥AtMTPl (van der Zaal，BJ et al.Overexpression of a novel Arabidopsis gene related to putative zinc-transporter genes from animals can lead to enhanced zinc resistance and accumulation. Plant Physiol. 1999. 119，1047-1055)，由于该蛋白与拟南芥的Zn离子转运相关，且与人的Si离子转运蛋白SiT-I高度同源，因此最初命名为ZAT (zinc transporter of A. thaliana)。拟南芥中超表达AtMTPl基因能够提高拟南芥在合适的Si浓度培养基上的生长量，并且在转基因株系的根中富集Si。MTP蛋白定位于细胞囊泡膜上，通过将Si转运于囊泡中，能够解除环境中富余的Si对植物的毒害。拟南芥AtMTPl的T-DNA插入突变体对Zn超敏感(Kobae Y et al. Zinc transporter of Arabidopsis thaliana AtMTPl islocalized to vacuolar membranes and implicated in zinc homeostasis. Plant Cell Physiol. 2004,45(12) :1749-1758)，这更进一步证明AtMTPl在转运和应答Si过程中发挥重要的作用。 除拟南芥之外，在其他植物中也克隆了 MTP基因。Arabidopsis halleri是一种生长于矿区的植物，能吸收和富集大量的ai和Cd，其中ai在其叶片上的富集量可以达到干重的以上。研究发现，Arabidopsis halleri基因组中含有2个拷贝的MTPl基因，且该基因在Arabidopsis halleri体内组成型高表达，尤其在叶片中表达量较高。而 Arabidopsis halleri 的近源禾中 Arabidopsis Iyrata 禾口 Arabidopsis thaliana 均不能耐受和富集重金属，这两种植物的基因组内只含有一个拷贝的MTPl基因，其表达量也较低 (Drager DB et al. Two genes encoding Arabidopsis halleri MTPl metal transport proteins co-segregate with zinc tolerance and account for high MTPl transcript levels. Plant J. 2004. 39 (3) :425-39)。这表明 MTPl 基因的高表达与 Arabidopsis halleri能够耐受高浓度的Zn、Cd和高度富集Zn、Cd有关。采用GFP融合蛋白实验分析表明，Arabidopsis halleri中MTP蛋白定位于叶肉细胞的囊泡膜上，通过跨膜转运富集重金属离子(Kiipper H et al. Cellular compartmentation of cadmium and zinc in relation to other elements in the hyperaccumulator Arabidopsis halleri. Planta. 2000. 212(1) :75-84)。遏蓝菜属植物(Thlaspi goesingense)也是一种能够耐受重金属的植物，能够富集Ni，Cd，Si等金属。从Thlaspi goesingense分离了三个MTP基因， 分别命名为TgMTPl、TgMTPltl和TgMTPlt2。这三个基因与酵母Si转运基因COTl和ZRCl 高度同源，转化入C0T1/ZRT1酵母缺陷株中，能够互补C0T1/ZRT1基因的功能，使转化酵母能够耐受高浓度的 Cd，Co，Zn禾口Ni (Persans MW et al. Functional activity and role of cation-efflux family members in Ni hyperaccumulation in Thlaspi goesingense. PANS. 2001.98(17) :9995-10000. Kim D et a本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种水稻金属耐受蛋白ＯｓＭＴＰ１，其特征在于，其氨基酸序列如ＳＥＱ ＩＤ ＮＯ．２所示。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张美，袁连玉，刘宝秀，
申请(专利权)人：中国科学院华南植物园，
类型：发明
国别省市：81
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