[发明专利]一种OsNRAMP2基因的低镉基因型及其应用

说明书

本发明公开了一种OsNRAMP2基因的低镉基因型及其应用，属于农业生物技术领域。本发明公开了OsNRAMP2基因的低镉基因型，相比于高镉基因型(Hap2、Hap3、Hap4)，OsNRAMP2基因的低镉基因型(Hap1)在3号染色体5659037位置处插入了6个核苷酸。本发明鉴定到OsNRAMP2基因与籼粳稻的分化有关，粳稻为Hap1，谷粒镉浓度较低，籼稻为Hap2、Hap3和Hap4，谷粒镉浓度较高。此外，本发明鉴定到OsNRAMP2基因促进液泡镉的外流，是水稻中第一个鉴定到的促进液泡镉外流的基因。OsNRAMP2基因的上述特性将有助于低镉水稻的选育，具有较好的应用价值。

技术领域：

本发明属于农业生物技术领域，具体涉及一种OsNRAMP2基因的低镉基因型及其应用。

背景技术：

镉是一种对所有生物都有害的重金属，在环境中广泛存在。镉的半衰期长达30年，在人体的积累会产生多种病害，如癌症、心脏病、血管问题、骨软化和骨折。大米是世界上一半以上人口的主要粮食。与其他作物相比，水稻更容易积累镉。稻米已经成为人们摄入镉的主要来源。因此，有必要将降低水稻中的镉含量，以降低镉对人类健康带来的风险。

近年来，随着分子生物学和测序技术的快速发展，镉在水稻中转运的遗传研究越来越多。转基因水稻、水稻突变体、近等基因系等已被用于降低水稻镉积累，并证明是有效的。目前，分子遗传工具已成为开发低镉水稻非常经济和有效的方法。

镉从土壤转运到水稻谷粒中大致可以分为4个过程：(1)根系吸收镉。根系吸收镉的能力决定了进入水稻植株的镉总量。例如OsCd1基因是一个负责水稻根部吸收镉的基因，同时是一个与籼粳稻分化有关的基因，敲除OsCd1基因和利用OsCd1基因的低镉基因型可以有效降低谷粒中的镉含量，携带粳稻低镉基因型OsCd1V⁴⁴⁹的籼稻品种可以减少谷粒镉积累(H.L.Yan,W.X.Xu,J.Y.Xie,Y.W.Gao,L.L.Wu,L.Sun,L.Feng,X.Chen,T.Zhang,C.H.Dai,T.Li,X.N.Lin,Z.Y.Zhang,X.Q.Wang,F.M.Li,X.Y.Zhu,J.J.Li,Z.C.Li,C.Y.Chen,M.Ma,H.L.Zhang,Z.Y.He,Variation of a major facilitator superfamily genecontributes to differential cadmium accumulation between rice subspecies,Nat.Commun.10(2019)2562)。(2)木质部装载，调控镉从根部向地上部分转运。目前已报道OsHMA3可以将镉转运进液泡，该基因的不同基因型展示了不同的镉含量(H.Miyadate,S.Adachi,A.Hiraizumi,K.Tezuka,N.Nakazawa,T.Kawamoto,K.Katou,I.Kodama,K.Sakurai,H.Takahashi,N.Satoh-Nagasawa,A.Watanabe,T.Fujimura,H.Akagi,OsHMA3,aP1B-type ofATPase affects root-to-shoot cadmium translocation in rice bymediating efflux into vacuoles,New Phytol.189(2011)190–199)。(3)在灌浆期，存储在营养器官尤其是叶片中的镉通过韧皮部转运到谷粒中。(4)在灌浆期，根部新吸收的镉直接通过木质部转运到谷粒。

然而，镉在水稻中的转运机制复杂，谷粒镉的积累是多细胞和组织协同作用的结果，植物中镉的积累是由必需金属元素转运体介导的，通过基因编辑操纵镉转运体来降低谷粒镉含量的同时，往往伴随着其它营养金属元素的降低。因此，挖掘新的且有效的与谷粒镉积累有关的遗传位点，找到可直接用于杂交育种的低镉基因型，对低镉水稻的选育具有重要意义。

发明内容：