[发明专利]水稻丝氨酸羟甲基转移酶编码基因OsSHM4突变体及其应用

说明书

本发明公开了水稻丝氨酸羟甲基转移酶编码基因OsSHM4突变体及其应用。水稻丝氨酸羟甲基转移酶编码基因突变体，为野生型水稻OsSHM4基因CDS序列区域第461位的T突变为C，导致其编码的氨基酸由亮氨酸突变为脯氨酸；所述的野生型水稻OsSHM4基因CDS序列如SEQ ID NO.1所示。该丝氨酸羟甲基转移酶编码基因OsSHM4突变后，在田间实验条件下显著提高了水稻地上部硫和硒含量，而不影响水稻的生物量。野生型丝氨酸羟甲基转移酶编码基因OsSHM4转基因回补突变体后，回补株系的地上部硫和硒含量恢复至野生型水培。

技术领域

本发明属于植物基因工程技术领域，涉及水稻丝氨酸羟甲基转移酶基因OsSHM4突变体及其应用。

背景技术

硒(Se)，是人类和动物所必须的营养元素，在保持健康的免疫系统和降低患癌症的风险中起到重要作用(Sors et al.,2005)。在中国的许多地区平均硒摄入量是低于世界卫生组织(WHO)建议的40μg d^-1，甚至在我国一些硒元素贫瘠地区，硒摄入量低于10μg d^-1(Combs,2001；Chen et al.,2002)。为了减少由缺硒引起的癌症、心血管疾病、病毒性疾病等健康问题，提高食物中硒含量是满足人类硒摄入的一种良好途径。在我国水稻是日常重要主食之一，然而大米中硒含量往往较低甚至不足以满足膳食所需(Williams et al.,2009)，因此施加硒肥料对农作物而言可作为一种有效的生物强化方法(HawkesfordZhao,2007)。已有研究表明稻田土壤中Se含量在0.5-47.7mg kg^-1范围内，水稻中Se含量与土壤中Se含量呈一定线性关系，水稻中Se积累量从高到低分别是：秸秆麸皮全谷物精米稻壳(Sun et al.,2010)。当然，进一步探索研究植物从土壤中吸收Se，从根部向地上部的转移和地上部Se的再分配这一系列过程，将会更加高效和经济地提高农作物Se积累量(Zhu etal.,2009)。

在碱性和良好氧化的土壤中，硒酸盐是主要形态，而亚硒酸盐普遍存在于酸性到中性的土壤中或还原性土壤中，如水稻土(Elramady et al.,2015)。由于硫酸盐和硒酸盐的化学相似性，硒酸盐可以通过硫酸盐转运蛋白吸收进入根部而亚硒酸盐的吸收机制尚不明确。在土壤中，亚硒酸盐易被铁氧化物和氢氧化物强烈吸附(BarrowWhelan,2010)，所以硒酸盐是植物硒元素吸收的主要来源。

目前，水稻中直接影响到水稻地上部和籽粒中硒积累的基因报道较少。OsSHM4基因在GenBank中的登录号为AK103554.1，注释为丝氨酸羟甲基转移酶(Serinehydroxymethyltransferase 4,SHM4)。

发明内容

本发明的目的是提供水稻丝氨酸羟甲基转移酶编码基因OsSHM4的突变体。

本发明的目的是提供水稻丝氨酸羟甲基转移酶编码基因突变体的应用。

水稻丝氨酸羟甲基转移酶编码基因突变体，为野生型水稻OsSHM4基因CDS序列区域第461位的T突变为C，导致其编码的氨基酸由亮氨酸突变为脯氨酸；所述的野生型水稻OsSHM4基因CDS序列如SEQ ID NO.1所示；所述的水稻丝氨酸羟甲基转移酶编码基因突变体CDS序列如SEQ ID NO.3所示。

所述的水稻丝氨酸羟甲基转移酶编码基因突变体编码的蛋白,其氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示。

进一步地，含有上述水稻OsSHM4基因突变体的表达载体属于本发明的保护范围。

进一步地，含有上述水稻OsSHM4基因突变体的宿主细胞属于本发明的保护范围。

本发明所述的水稻丝氨酸羟甲基转移酶编码基因突变体在增强水稻根部对硫酸盐的吸收能力并且显著提高了水稻地上部总硫积累中的应用。