水稻锌铁调控转运蛋白编码基因OsZIP2的应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115976056A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202310035841.5A01H6/46(2018.01)(22)申请日2023.01.10(71)申请人南京农业大学地址210043江苏省南京市栖霞区八卦洲街道江苏省栖霞现代农业产业园区南京农业大学现代园艺产业科技创新中心(72)发明人黄新元李梦真刘桓赵方杰(74)专利代理机构南京天华专利代理有限责任公司32218专利代理师竞存(51)Int.Cl.C12N15/29(2006.01)C12N15/82(2006.01)A01H5/00(2018.01)权利要求书1页说明书7页序列表（电子公布）附图3页(54)发明名称水稻锌铁调控转运蛋白编码基因OsZIP2的应用(57)摘要本发明公开了水稻锌铁调控转运蛋白编码基因OsZIP2的应用。一种锌铁调控转运蛋白编码基因OsZIP2，序列如SEQIDNO.1所示。该基因可在提高水稻幼苗对镉毒害的耐受性，降低水稻成熟期各组织镉含量等方面应用。本发明通过大量实验发现了水稻中的锌铁调控转运蛋白编码基因OsZIP2的生物学功能，敲除该基因后，水稻幼苗对镉毒害的耐受性显著提高；在水稻成熟阶段，敲除植株中籽粒镉含量、颖壳镉含量、花序轴镉含量、第一节镉含量、第一节间镉含量显著降低。CN115976056ACN115976056A权利要求书1/1页1.敲除水稻锌铁调控转运蛋白编码基因OsZIP2在提高水稻幼苗对镉毒害的耐受性和/或降低水稻成熟期各组织镉含量中的应用，其特征在于，所述水稻锌铁调控转运蛋白编码基因OsZIP2的基因组核苷酸序列如SEQIDNO.1所示。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述水稻组织为籽粒、颖壳、花序轴、第一节、第一节间中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述水稻锌铁调控转运蛋白编码基因OsZIP2的CDS序列如SEQIDNO.2所示。4.一种提高水稻幼苗对镉毒害的耐受性和/或降低水稻成熟期各组织镉含量的敲除载体，其特征在于，所述敲除载体为含有权利要求1所述水稻锌铁调控转运蛋白编码基因OsZIP2的重组表达载体。5.根据权利要求4所述的敲除载体，其特征在于，所述敲除载体为以pYLCRISPR/Cas9Pubi‑H载体为基础载体，将SEQIDNO.3所示锌铁调控转运蛋白编码基因OsZIP2的靶点序列T1和SEQIDNO.4所示锌铁调控转运蛋白编码基因OsZIP2的靶点序列T2插入基础载体的BsaI‑BsaI酶切位点之间所得。6.权利要求4所述的敲除载体在提高水稻幼苗对镉毒害的耐受性和/或降低水稻成熟期各组织镉含量中的应用。7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述水稻组织为籽粒、颖壳、花序轴、第一节、第一节间中的一种或多种。8.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，将权利要求4所述的敲除载体导入水稻得到敲除锌铁调控转运蛋白编码基因OsZIP2的水稻，从而提高水稻幼苗对镉毒害的耐受性和/或降低水稻成熟期各组织镉含量。2CN115976056A说明书1/7页水稻锌铁调控转运蛋白编码基因OsZIP2的应用技术领域[0001]本发明属于植物基因工程技术领域，涉及水稻锌铁调控转运蛋白编码基因OsZIP2的应用。背景技术[0002]镉是一种对人体有害的重金属元素(Kuramataetal.,2022)。在人体中，过量的镉积累会导致多种疾病，如肾功能不全、骨质疏松症以及心血管疾病等(Chenetal.,2020；Luoetal.,2021)。尽管镉可以通过饮水、空气和食物等多种途径进入人体，但对普通人群来说，其体内镉摄入的主要来源是食物(Clemensetal.,2013)。水稻是世界上最重要的粮食作物之一，全球近一半的人口以水稻为主食。与其它粮食作物相比，水稻对土壤中的镉吸收能力较强并易于向籽粒中转移镉(Suietal.,2018)，因此稻米成为了人体镉摄入的重要来源。研究显示，在一些亚洲国家如中国和日本，稻米贡献了超过40％的膳食镉摄入量(Tsukaharaetal.,2003；Songetal.,2017)。近年来，随着土壤重金属污染问题和酸化问题的加剧，因此，为了保障我国公民的身体健康，降低稻米镉含量势在必行。尽管此前研究人员提出了一些物理化学方法修复镉污染土壤从而减少水稻对镉的吸收，但这些措施普遍存在着成本高、修复时间长以及操作难度大等诸多问题，因此综合考虑来看，降低稻米镉含量的关键还是利用优异的等位基因和种质资源，培育低镉积累的水稻新品种。[0003]除人体外，镉对植物也有严重的毒害效应。镉不仅影响植物的生长发育，造成植物的株高、根长以及生物量等显著下降(Alietal.,2019)，而且镉还导致了农作物的