一种水稻耐铝毒DNA分子及其在调节植物Al制造技术

本发明专利技术提供一种调控水稻耐铝毒基因，该耐铝毒基因包含如SEQ ID No.1所示的核苷酸序列。本发明专利技术公开了上述基因编码的蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。本发明专利技术还公开了一种检测耐铝水稻的特异性PCR检测引物对，所述引物如SEQ ID No.11、SEQ ID No.12所示，以及一种OsAlR3蛋白亚细胞定位方法。本发明专利技术公开了一种调节植物Al

【技术实现步骤摘要】
一种水稻耐铝毒DNA分子及其在调节植物Al
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耐受性中的应用


[0001]本专利技术属于植物基因工程领域，涉及一种水稻耐铝基因、制备方法及其在水稻耐铝育种中的应用。

技术介绍

[0002]铝是地壳中含量最多的金属元素，由于铝通常以难溶性硅酸盐化合物或者氧化铝化合物的形式存在，对在正常土壤中生长的植物并没有毒害作用，一旦土壤pH＜5.5，铝便会以三价铝离子的形式分布于酸性土壤中，使植物受到铝害，参见：Leon V.Kochian andOwen A.Hoekenga and Miguel A.2004.How do crop plants Tolerate acid soilsMechanisms of Aluminum tolerance and phosphorous efficiency[J].Annual Review of PlantBiology,55(0):459
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493。近年来，由自然和人为因素造成的土壤pH值下降导致土壤酸化现象普遍发生，又由于新型农业种植模式、土壤管理模式及工业化工等活动的大规模涌现，酸雨在南方普遍出现，加速了土壤酸化进程，土壤pH降低、酸化土壤面积增多、土壤质量变差，这已成为我国粮食生产面临的新考验。
[0003]有研究表明，在酸雨作用下，土壤中的钙、磷、镁等元素大量流失，而铝会随着酸雨的作用逐渐析出，对植物有害的Al
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比例大大增加，同时，土壤中一些有毒的金属离子活性也随之增加，对植株的正常生长有着直接或间接的毒害作用，参见：李育鹏,胡海燕,李兆君,等.土壤调理剂对红壤pH值及空心菜产量和品质的影响[J].中国土壤与肥料, 2014(06):21
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26；5.赵学强,沈仁芳.2015.提高铝毒胁迫下植物氮磷利用的策略分析[J].植物生理学报,51(10):1583
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1589。在酸性土壤中，铝以可溶离子形式释放，如Al(OH)
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和 Al(H2O)
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，通常统称为Al
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。铝作用于植物的根尖，其中对根冠和分生区毒害作用最大，可溶性的Al
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对植物最具毒性，在微摩尔水平下就能迅速抑制根系伸长，最主要的特征就是根系主轴生长受到抑制，根尖、侧根变得短粗且脆，根毛数量大大减少，根尖表皮细胞的体积缩小，严重时可使表层细胞破坏，根冠脱落，参见：F.P.C.Blamey，D.G. Edwards，C.J.Asher.1983.Effects of aluminum,OH:Al and P:Al molar ratios,and ionicstrength on soybean root elongation in solution culture[J].Soil Science,136(4):197
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207，影响植株对水分和营养物质的吸收，进一步阻碍植物地上部的生长，最终使得产量和品质下降。短时间在低浓度铝环境中生长，只会抑制根部细胞的伸长，长时间持续在高浓度铝环境中生长则会导致细胞分裂和伸长受到阻碍，根部形态发生改变，参见：Ma Jian Fengand Chen Zhi Chang and Shen Ren Fang.2014.Molecular mechanisms of Al tolerance ingramineous plants[J].Plant Soil,381(1/2):1
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12。铝对植物叶片也有损害作用，可以使幼嫩的叶片变小、叶的边缘变得卷曲，叶色发黄、叶柄萎蔫，与植物缺磷缺钙的症状较为类似。铝还可以使植物体内叶绿素a/叶绿素b的比例下降，光合速率降低，参见：XinjingQu,Junqin Zhou,Joseph Masabni,Jun Yuan.2020.Phosphorus relieves aluminum toxicity in oiltea seedlings by regulating the metabolic profiling in the roots[J].Plant Physiology andBiochemistry,152(prepublish):12
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22。铝阻
碍钾离子、钙离子、铜离子、二价铁离子等离子的吸收，从而影响植物对营养成分的吸收，参见：Delhaize E.and Ryan P.R.and RandallP.J..1993.Aluminum Tolerance in Wheat(Triticum aestivum L.)(II.Aluminum
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StimulatedExcretion of Malic Acid from Root Apices).[J].Plant physiology,103(3):695
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702，闫磊.2020. 硼对柑橘枳砧根系铝毒缓解效应及机理研究[D].华中农业大学。铝还会干扰细胞壁蛋白的作用，如扩展蛋白，并对养分吸收过程、细胞间和细胞内的运输、高尔基体、线粒体的功能和其他几种代谢途径产生不利影响，这些途径由于过度积累活性氧类会导致细胞坏死，参见：Noor Muhammad,Gerald Zvobgo,ZHANG Guo
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ping.2019.A review:The beneficialeffects and possible mechanisms of aluminum on plant growth in acidic soil[J].Journal ofIntegrative Agriculture,18(07):1518
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1528，Hongyu Yao,Shengnan Zhang,Wenying Zhou,YaminLiu,Yumin Liu,Yanyan Wu.2020.The effects of exogenous malic acid in relieving aluminumtoxicity in Pinus massoniana[J].International Journal of Phytoremediation,22(6):669
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678。
[0004]在农业生产中，南方农民有施用石灰提高土壤pH以缓解铝对植物的伤害。但此方法会引起土壤板结，破坏生态环境，且对深层土壤效果并不显著，参见：肖厚军,王正银.2006.酸性土壤铝毒与植物营养研究进展[J].西南农业学报,2006(06):1180
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1188；韩官运, 邓先保,蒋诚,辜夕容.2007.植物铝毒害的产生及防治研究进展[J].福建林业科技,174
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179。因此发掘和鉴定水稻耐铝候选基因，阐明其在铝毒胁迫下的生理和分子机制，为培育耐铝水稻品种提供基因资源尤为重要。目前已报道了一些调控水稻耐铝性基因的染色体定位和克隆，但由于耐铝机制的复杂性，定位和克隆的基因还远远不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分离或重组DNA分子，其特征在于，所述DNA分子包含具有SEQ ID No.1所示的核苷酸序列或其互补序列。2.一种根据权利要求1所述的DNA分子编码的蛋白，其特征在于，所述蛋白的氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。3.一种用于检测耐铝水稻的特异性PCR检测引物，其特征在于，所述检测引物为：正向引物OsAlR3F引物核苷酸序列如SEQ ID No.11所示；反向引物OsAlR3R引物核苷酸序列如SEQ ID No.12所示。4.一种OsAlR3蛋白亚细胞定位方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)提取水稻总RNA，将其反转录得到cDNA；(2)使用OsAlR3F、OsAlR3R引物对cDNA扩增，用琼脂糖凝胶电泳检测PCR扩增产物，回收目的基因的DNA片段；(3)将DNA序列亚克隆到表达载体中，将DNA分别与报告基因融合表达；(4)将步骤(3)的产物转化至水稻原生质体中进行瞬时表达观察，获得OsAlR3的亚细胞定位。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明辉，苏畅，王镜博，崔志波，江琳琳，徐海，张文忠，马殿荣，陈温福，
申请(专利权)人：沈阳农业大学，
类型：发明
国别省市：