本发明专利技术公开了小金海棠(Malus?xiaojinensis?Cheng?et?Jiang)铁调控转运体基因在提高植物体中铁含量中的用途；其中所述的小金海棠铁调控转运体基因的核苷酸序列为SEQ?ID?NO：1所示。此外，本发明专利技术还公开了小金海棠铁调控转运体基因在提高植物吸收或利用土壤中铁的能力以及在促进植物生长或提高植物抗逆性中的用途。本发明专利技术将MxIRT1基因转化到水稻中，试验结果表明，转基因水稻吸收和利用土壤中铁的能力也明显强于野生型植株；转基因水稻的种子中铁含量最高可提高到30ug/g干重，而野生型水稻种子中铁含量仅为11-13ug/g干重，其增加幅度大于2倍，差异极显著。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及小金海棠(Malus xiaojinensis Cheng et Jiang)铁调控转运体基因 MxIRTl的一种新用途，尤其涉及小金海棠铁调控转运体基因在提高植物体中铁含量，提高植物吸收和利用铁的能力以及在促进植物生长或提高植物抗逆性中的用途，属于植物基因工程领域。
技术介绍
一直以来，土壤中可被植物吸收利用的可溶性铁的含量不足使得很多植物常表现出缺铁失绿症，给农业生产中的产量和作物品质造成极大的影响，直接导致经济损失。另据 2008年世界卫生组织(WHO)的世界健康报告，全世界铁缺乏人口超过20亿，其中半数是由于铁缺乏而贫血。因而，不断改善和提高主要粮食作物中的营养元素含量就变得尤为重要和紧迫。植物耐缺铁研究不仅对提高植物产量、改善作物品质有重要意义，而且还可通过对食物品质的改良从而改变人类铁缺乏的状况。如果能提高主要农作物中的铁含量，这不仅能显著增强作物的抗缺铁胁迫能力，提高作物的产量，还能大大提高农作物(尤其是种子)的品质，可望解决人类所普遍存在的铁缺乏状况。苹果树属于铁吸收机理I植物，负责铁离子吸收的跨膜转运体蛋白在应答缺铁胁迫过程中的作用十分关键。小金海棠(Malus xiaojinensis Cheng et Jiang)是苹果属中的铁高效物种，其在缺铁环境下较其他品种具有更高的耐受能力。MxIRTl为小金海棠缺铁根cDNA文库中克隆出来和铁吸收相关的基因，与在其他物种中已发现的铁调控转运体(IRT)家族成员具有较高的相似性，具有相似的跨膜结构域和可变环序列(组氨酸富集区)。MxIRTl受植物铁环境调控，在缺铁条件下被诱导上调表达。在酵母异源互补试验中证实MxIRTl可以回复酵母铁、锌突变体吸收铁锌的能力，是具有铁锌转运活性的二价金属离子跨膜转运体。而其对铜、钴、镍等二价金属离子不具有转运活性。目前尚未见MxIRTl 基因导入到植物体的报道以及将MxIRTl导入到植物体后可提高植物体中的铁的含量的证明。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供小金海棠(Malus xiaojinensis Cheng et Jiang)铁调控转运体基因在提高植物体矿质营养元素含量中的一种新用途。本专利技术的主要目的是通过以下技术方案来实现的小金海棠铁调控转运体基因MxIRTl在提高植物铁含量中的用途；其中，所述的小金海棠铁调控转运体基因MxIRTl核苷酸序列为SEQ ID N0:1所示。本专利技术人发现将小金海棠铁调控转运体基因MxIRTl转化到受体植物中，使 MxIRTl基因在受体植物中表达，可显著的提高植物器官中铁元素的含量(尤其是种籽中的铁含量)；此外，MxIRTl基因在受体植物中表达，还可有效促进植物根系适应缺铁环境，提高植物吸收或利用土壤中矿质元素的能力，促进植物生长和发育并提高植物的抗逆性。具体的，所述的小金海棠铁调控转运体基因MxIRTl在提高植物铁含量中的用途， 包括构建含有小金海棠铁调控转运体基因MxIRTl的植物表达载体；将所述植物表达载体转化到受体植物中。其中，所述的含有MxIRTl基因的植物表达载体可参考以下方法构建得到将 MxIRTl基因序列插入到植物表达载体合适的限制性酶切位点之间，可操作的与表达调控序列相连接，即可得到单子叶植物或双子叶植物表达载体；该植物表达表达载体可以由5' 非编码区、MxIRTl基因序列以及3'非编码区所组成，其中，所述的5'非编码区可以包括启动子序列、增强子序列或/和翻译增强序列；所述的启动子序列可以是组成型、诱导型、 组织或器官特异性诱导子，优选为CaMV35S启动子；所述的3'非编码区可以包含终止子序列、mRNA切割序列等。其中，所述的终止子优选为nos终止子。作为本专利技术的一个具体的实施方案，本专利技术通过BamH I、Eco065 I双酶切和T4连接酶将MxIRTl基因插入具有Bgl II、Eco065 I酶切位点的表达载体pCAMBIA1302中(BamH I和Bgl II为同尾酶)，构建得到了植物表达双元载体pCAMBIA1302-MxIRTl，该载体保留了双元载体的主要元件，包括来源于广宿主载体的复制区域(pSVl rep)和复制稳定区域 (pSVl sta)以及T-DNA的左右边界序列。用CaMV 35S启动子控制带Hyr抗性基因的表达， 作为转基因植物的筛选标记基因；用CaMV 35S启动子和nos终止子控制MxIRTl基因的表达，增强了基因的表达效率。将上述植物表达载体转化到受体农作物或植物细胞中(转化的植物细胞再生成小植株)，培育筛选获得转基因植物(包括植物各部分组织)，所得到的转基因植物可以在缺铁胁迫的逆境条件下，增强植物对铁的吸收和转运，维持农作物的正常生长，同时增加农作物种子中的铁含量。所述的植物表达载体转化受体农作物的方法为本领域的常规转化方法，例如可以是根癌农杆菌侵染法、基因枪法、PEG介导法、种质系统介导法、电击穿孔法或微注射法；优选为农杆菌介导胚性愈伤组织转化法；所述的受体农作物可以是单子叶植物或双子叶植物，优选为水稻、油菜、玉米、大豆或小麦；由于水稻一方面是我国主要粮食农作物，另一方面其籽粒中铁等金属微量元素含量远低于其他食用农作物，不能满足人民的营养需求，所以将水稻作为受体农作物以提高水稻种子铁含量的意义更大。本专利技术以水稻为受体农作物将MxIRTl基因转化到水稻中，试验结果表明，其吸收和利用土壤中铁的能力显然要强于野生型植株，转基因水稻种籽的铁含量要显著高于野生型植株种籽。本专利技术的一个具体方案的整体描述本专利技术根据MxIRTl基因结构区域，应用生物软件设计该基因阅读框序列引物， 将小金海棠总RNA反转录，并以反转录产物cDNA为模板，用PCR方法扩增得到约1400bp 的cDNA特异片段，将cDNA切胶回收后插入测序载体，并进行序列分析，得到MxIRTl 基因。通过BamH I、Eco065 I双酶切和T4连接酶再将其构建成植物表达双元载体 pCAMBIA1302-MxIRTl，并通过农杆菌介导胚性愈伤法对水稻进行遗传转化，获得了具有Hyr 抗性的MxIRTl过表达转基因水稻，对各转化材料的T3代种子金属含量进行检测；试验结果表明，将MxIRTl基因导入水稻可以显著提高转化水稻材料的种子铁含量，最高的水稻品系种子铁含量可提高到30ug/g干重，而野生型水稻种子铁含量仅为ll-13ug/g干重，铁的增加幅度大于2倍，差异极显著。这对于农业提高水稻营养体光和效率、水稻产量、籽粒营养价值尤其是铁含量具有重要意义。此外，将MxIRTl基因导入水稻还可显著促进水稻根系的生长，促进水稻对土壤中的铁吸收和利用，显著提高水稻各器官(包括叶片等)中的铁含量，有效促进水稻的生长和发育，提高水稻的抗逆性。本专利技术首次发现并公开了小金海棠MxIRTl基因具有提高水稻种子铁含量的功能，并提供了含有该基因的植物表达载体的构建方法和提高水稻种子铁量的方法。本专利技术能够有效解决水稻种子铁含量过低这个制约粮食质量提高的技术难题。附图说明图1为MxIRTl基因表达载体的菌落PCR图；M :D2000 ；LaneA、B、C 正义重组质粒 PCR结果；LaneD :pCAMBIA1302空载体PCR结果；LaneE 未加模板的阴性对照；图2为MxIRT本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．小金海棠（Ｍａｌｕｓ ｘｉａｏｊｉｎｅｎｓｉｓ Ｃｈｅｎｇ ｅｔ Ｊｉａｎｇ）铁调控转运体基因ＭｘＩＲＴ１在提高植物体或植物器官中铁含量中的用途；其中所述的小金海棠铁调控转运体基因ＭｘＩＲＴ１的核苷酸为ＳＥＱ ＩＤ ＮＯ：１所示。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：印莉萍，杨光，李鹏，韩建辉，戚金亮，王俐勇，张文娟，张放，靳思，苏红，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：11
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