[发明专利]一种水稻的miRNA及其前体基因和它们在对镉敏感转基因水稻的育种上应用

说明书

技术领域

本发明涉及水稻基因生物领域，尤其涉及一种水稻的miRNA及其前体基因和它们在对镉敏感转基因水稻的育种上应用。

背景技术

近年来，随着我国工业化和城市化进程的不断发展，重金属造成的土壤污染形势日趋严峻，对我国的生态环境、食品安全、百姓身体健康和农业的可持续发展构成了严重威胁。据报道，全国每年因重金属污染粮食达1200万吨，造成直接经济损失超过200亿元。今年政协“一号提案”明确指出我国农业发展模式粗放，污染日趋严重，全国耕地重金属污染面积在16％以上，大城市、工矿区周边情况更为严重。如广东省清洁土壤只有11％，轻度污染占总耕地数量的77％，重度污染土壤占总量的12％；太湖流域，约三分之一的耕地受到污染；湖北省受三废污染的耕地面积达到40万公顷，占全省耕地面积的10％；湖南冷水江河水污染严重，37％水稻田重金属超标几倍；浙江省受三废污染的耕地面积达33.33万公顷，占全省耕地总面积的20％以上，台州市路桥、温岭、玉环三地被列入全国重金属重点防治区域。可见，我国土壤的重金属污染问题已相当严重，发展绿色农业刻不容缓。

水稻是世界上最重要的农作物，全球一半以上的人口以稻米为主食，我国是世界上第一种稻大国，目前我国稻米中重金属超标现象已引起了国家各部委的高度重视。重金属一旦进入土壤——水稻系统就很难排除。过量的重金属在水稻的根、茎、叶以及籽粒中积累，不仅影响水稻的品质、产量和农田生态系统，并可通过食物链进入人体，引发多种疾病，最终危害人体健康。食用遭到镉污染的食品，可能会造成镉在人体内积累，造成肾损伤，也会导致骨软化症等。日本著称的“痛痛病”，即1950年发生在日本富山县的中毒事件就是镉污染所致。因此，探明水稻对重金属吸收、转运规律及重金属耐性的生理和分子机理，在轻度重金属污染的土壤中进行农作物的安全生产，并利用植物进行大规模污染土壤的修复，这对保障粮食安全、生态安全和人民健康，促进农业生产的可持续发展意义重大。然而这一设想的实施依赖于作物对重金属吸收、转运规律的认识及对重金属耐性的分子生理机制的揭示。植物重金属毒害是多方面的，其对重金属的抗性机制也十分复杂，包括植物限制重金属离子吸收，重金属与体外分泌物结合，重金属的外排，根系富集，细胞壁束缚，跨质膜、液泡膜转运，抗氧化响应等。其中，有机酸、氨基酸、含氮化合物，植物螯合肽(Phytochelatin，PC)和金属硫蛋白(MT)等在植物对重金属的解毒作用中发挥了重要功能。一些与植物重金属耐性相关的基因也得到了鉴定与功能的描述，它们基本为直接参与代谢与生理变化的效应基因，通过控制代谢小分子或蛋白的表达参与抗逆过程。一般认为植物的重金属胁迫应答机理可能是由多基因控制的，植物的重金属毒害及其耐受性是多种生理过程的综合反应，但迄今为止其中何为关键因子并不清楚。