[发明专利]水稻铜高积累突变体hc1的突变基因OsHMA4及其应用

说明书

本发明公开了一种水稻铜高积累突变体hc1的突变基因OsHMA4及其应用。一种水稻铜高积累突变体hc1的突变基因OsHMA4，野生OsHMA4基因的外显子片段丢失，即ATG下游第2038‑2047个核苷酸片段GCTTATCA缺失，对应于编码核苷酸序列中第1020‑1027个核苷酸缺失，致使编码提前终止，编码核苷酸序列如SEQ ID No.1所示，突变体hc1的水稻植株和籽粒中铜含量分别相应高于野生型水稻的植株和籽粒中铜含量。所述的突变基因OsHMA4的编码氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。所述的突变基因OsHMA4的应用，使水稻包含所述的突变基因OsHMA4；或使水稻包含所述的突变基因OsHMA4的编码氨基酸。本发明获得的突变体材料hc1的籽粒中铜含量增加至250%左右。

技术领域

本发明属于作物遗传育种领域，具体涉及了一种水稻铜高积累突变体 hc1及其应用。

背景技术

铜（Copper，Cu）作为辅酶因子参与多种生化反应过程，在人体内以铜蓝蛋白和铜酶的形式存在，是生命健康所必须的微量元素。研究表明，缺铜会对心血管产生影响，导致造血功能下降并对中枢神经系统产生损害。充足的铜摄入是解决缺铜问题的重要方法。稻米是我国居民主要粮食，因此，培育籽粒中铜高积累的水稻新品种意义重大。由于水稻不同品种间的铜积累能力差异明显，通过选择籽粒中铜高积累的水稻品种种植，是一种经济有效的途径。

水稻籽粒中铜含量受根系对铜的吸收、转运和再分配过程的影响，且这一过程受遗传控制。近些年，一些参与水稻铜吸收、液泡隔离、木质部装载和韧皮部转运的基因已陆续被发现。其中CTR类高亲和铜转运蛋白（COPT）是与水稻根系对铜的吸收过程的主要参与者。铜元素进入植物根系后，主要由重金属ATP酶（P_1B-ATPase，HMA）家族转运蛋白参与其转运过程，在水稻中对应为转运蛋白OsHMA4-9。其中，OsHMA4负责将铜从细胞质转向液泡中存储；OsHMA5负责铜从根系向木质部转运；OsHMA6与OsHMA9将铜泵出细胞，阻控铜从根部向地上部分的转运过程。数据显示OsHMA4、OsHMA5、OsHMA9功能变化均能显著影响水稻籽粒中铜的含量。另外，OsYSL16定位于韧皮部，可通过转运Cu-NA参与铜的再分配过程。另有其他基因，诸如铁转运蛋白OsYSL1和OsYSL3、锌转运蛋白OsZIP2和OsZIP4可能也参与植物对铜的转运过程。此外，Ma等通过对Lemont( japonica)和TeQing ( indica;  LT-RILs) 两大合成稻作种群进行QTL（quantitative trait locus）分析获得了12个控制水稻铜含量的QTL位点。对这些位点进行分析鉴定后发现2号染色体上的 qGCu2-1位点对应基因为 OsHMA4，而LT-RILs系水稻中OsHMA4蛋白第914位氨基酸由V突变成A，引起LT-RILs株系籽粒的铜含量增加43%。同时，这项研究表明可利用分子标记辅助育种来筛选铜高积累水稻新品种。然而，目前尚未有通过针对 OsHMA4基因突变而获得籽粒中高铜积累的突变体。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种水稻铜高积累突变体hc1的突变基因OsHMA4及其应用。