[发明专利]一种促进植物吸收锌离子的基因、氨基酸序列和表达载体及应用

说明书

技术领域

本发明属于植物生物技术领域，具体涉及一种促进植物吸收锌离子的基因、氨基酸序列和表达载体及应用。

背景技术

锌是植物生长必需的矿质元素，是生物体多种酶的辅助因子，参与生物体各种生化代谢反应。缺乏锌将严重影响植物体生理代谢过程，因此严格控制植物体内锌元素的平衡至关重要。包括中国在内的世界上30％左右的土壤存在缺锌胁迫现象。调查研究表明我国约45.7％的可耕地面积土壤有效锌低于0.5mg/kg的临界水平。

在20世纪40年代，Stout和Arnon、Skoog、Hoagland通过试验证实，锌在高等植物的生长发育过程中是必不可少的微量矿质元素。此后的研究也证明锌在植物的生理生化过程、分子水平的调控方面起到重要的作用。研究表明，锌与色氨酸的合成密切相关，色氨酸本身又是形成吲哚乙酸的前体物质，故而锌对生长素合成、植物的生长发育起到明显的调控作用；锌还会抑制核糖核酸酶的分解作用，与RNA的代谢有紧密联系，进而影响植物体内蛋白质的合成；锌还与细胞叶绿体及叶绿体中的碳酸酐酶的活性有关，所以锌与植物的光合作用有一定的关系。此外，锌在植物体内仅仅以二价阳离子的形式存在，不参与细胞内的氧化还原反应。正因为锌的特殊理化性质，使其成为多种酶的结构与功能成份。前人研究已证实，锌是300多种酶类的的辅助因子，是锌指结构域的重要组成部分，调节着DNA的复制、RNA的转录及基因表达的过程，能够参与植物的核酸合成、碳水化合物代谢、脂质代谢、有机酸代谢、激素代谢、生物膜完整性的维持、活性氧的清除等多种细胞活动。

分子生物学研究认为：至少有6个不同家族转运蛋白参与锌的吸收、转运过程，包括ZIP(Zrt/Irt-like proteins)、CDF(Cation Diffusion Facilitator proteins)、P-type ATPase(metal transporting ATPase)、NRAMP(natural resistance-associated macrophage proteins)和CAX(calcium and other divalent cation exchange antiporters)家族蛋白。在众多相关基因中，ZIP家族基因在参与植物中Zn²⁺、Fe²⁺等二价阳离子吸收转运的功能被研究较多，主要负责将Zn²⁺等二价阳离子跨膜运输进细胞以及负责木质部锌的卸载。ZIP转运蛋白是“Zrt/Irt-like proteins”的首字母缩写，ZRT1(zinc-regulated transporter)和IRT1(iron-regulated transporter)是最早被鉴定分离的ZIP家族成员。大多数ZIP蛋白含有8个跨膜结构区域，编码309到476个氨基酸残基。目前为止，85个以上的ZIP家族成员已在不同的生物的组织、器官中被鉴定出来，包括18个位于拟南芥中的ZIP家族基因。

但是，目前促进植物吸收锌离子的基因的研究还不够透彻，新的影响促进植物吸收锌离子的基因还有待挖掘。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种促进植物吸收锌离子的基因、氨基酸序列和表达载体及应用。

本申请的发明人通过植物生理和分子生物学手段找到Zn²⁺吸收与分布的重要基因ZNE，为培育Zn²⁺吸收能力强的农作物及牧草做了很好的理论及实验技术基础。

本发明所采用的技术方案为：一种促进植物吸收锌离子的基因，所述基因的序列如SEQ ID NO：1所示。所述基因来源于植物拟南芥，在本发明中，被命名为ZNE基因。

在得到了所述基因的序列之后，为了进一步研究确认所述基因的作用，本申请的发明人有设计了多组引物对所述基因序列进行鉴定。多组引物分别为：

一种鉴定所述基因突变的第一引物组，包括上游引物F1和下游引物R1，所述上游引物F1的序列如SEQ ID NO：2所示，所述下游引物R1的序列如SEQ ID NO：3所示。

一种鉴定所述基因突变的第二引物组，包括上游引物F2和下游引物R2，所述上游引物F2的序列如SEQ ID NO：4所示，所述下游引物R2的序列如SEQ ID NO：5所示。

一种鉴定所述基因突变的第三引物组，包括上游引物Actin F和下游引物Actin R，所述上游引物Actin F的序列如SEQ ID NO：6所示，所述下游引物Actin R的序列如SEQ ID NO：7所示。