水稻基因制造技术

本发明专利技术公开了水稻基因

【技术实现步骤摘要】
水稻基因OsCS1在培育低Cd水稻品种中的应用


[0001]本专利技术属于植物基因工程和分子育种领域，本专利技术涉及基因的功能和应用，具体地涉及水稻基因OsCS1在培育低Cd水稻品种中的应用。

技术介绍

[0002]水稻作为世界一半人口的主食，当种植在受Cd污染的稻田中时，相较于其它粮食作物会在稻米中积累更高水平的Cd。我国南方及南亚地区主要种植籼稻，相较于粳稻而言，稻米Cd污染更为严重。为降低稻米中Cd含量，生产上采取了一系列措施，包括全生育期灌溉、提高土壤pH以及培育低Cd水稻品种等。其中低Cd水稻品种的使用对于降低稻米Cd污染风险效果显著，且最为经济安全。因此，水稻低Cd基因的克隆及低Cd品种的选育是防控稻米Cd污染最为安全有效的方法，在农业实践中受到高度青睐，对于保障水稻生产安全及人类健康具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在克服现有技术的不足，提供OsCS1基因在培育低Cd水稻品种中的应用。
[0004]本专利技术利用粳稻日本晴(Nipponbare,Nip)与籼稻93
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11的染色体片段置换系(Chromosome segment substitution lines,CSSLs)在水稻1号染色体上定位到一个影响稻米Cd积累的QTL，通过进一步精细定位克隆了OsCS1基因。该基因主要在叶维管组织中表达，能够将Cd转运至叶液泡中进行隔离，从而减少其往稻米中的转运，降低稻米中Cd含量。通过两种基因型的近等基因系(NIL)比较，发现OsCS1表达量高的近等基因系NIL
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相较于NIL
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，稻米中积累更低的Cd。此外通过提高该基因在水稻中的表达量，在不影响水稻产量等相关农艺性状前提下，可以显著降低水稻稻米中的Cd含量。因此，本专利技术首次证明OsCS1(数据库编号：LOC_Os01g62070)基因具有降低稻米中Cd含量的功能，本专利技术同时为水稻低Cd品种选育提供了新的基因资源。
[0005]即，本专利技术所述的OsCS1基因可用于培育低Cd水稻品种，所述OsCS1基因的序列包括如下几组核苷酸序列：
[0006](1)序列表中SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示的核苷酸序列；
[0007](2)在严格条件下与(1)所限定的核苷酸杂交且编码植物Cd转运相关蛋白的核苷酸序列；
[0008](3)与(1)中的核苷酸序列具有至少70％，优选为80％，更优选为90％，更优选为95％或98％或99％同一性的核苷酸序列；
[0009](4)与(1)中的核苷酸序列编码相同氨基酸序列的蛋白质、但因遗传密码的简并性而在序列上不同的核苷酸序列；
[0010](5)编码SEQ ID NO.3所示氨基酸序列的核苷酸序列，或者，编码由于一个或多个(优选地，指1个至25个，优选为1
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20个，更优选为1
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15个，更优选为1
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10个，更优选为1
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5个，更优选为1
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3个)个氨基酸残基的替代、缺失和/或插入而与SEQ ID NO.3所示氨基酸序列不
同的氨基酸序列的核苷酸序列，或者，编码与SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列具有至少70％，优选为80％，更优选为90％，更优选为95％或98％同一性的氨基酸序列的核苷酸序列；
[0011](6)(1)至(5)任一核苷酸序列的活性片段；
[0012](7)与(1)至(5)任一核苷酸序列互补的核苷酸序列。
[0013]本专利技术还提供了OsCS1基因编码的蛋白质可用于培育低Cd水稻品种，所述OsCS1基因编码的蛋白质包括如下几组氨基酸序列：
[0014](1)编码SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列，或者，由于一个或多个氨基酸残基的替代、缺失和/或插入而与SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列不同的氨基酸序列，或者，与SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列具有至少70％，优选为80％，更优选为90％，更优选为95％或98％同一性的氨基酸序列；
[0015](2)上述(1)中氨基酸序列的活性片段；
[0016](3)由前述述OsCS1基因的核苷酸序列编码的氨基酸序列。
[0017]本专利技术还提供了植物表达载体或者克隆载体可用于培育低Cd水稻品种，所述植物表达载体或者克隆载体中包括前述OsCS1基因。
[0018]本专利技术还提供了宿主细胞可用于培育低Cd水稻品种，所述宿主细胞包含前述的OsCS1基因。
[0019]优选地，所述宿主细胞选自植物细胞或微生物细胞。
[0020]本专利技术还提供了启动子可用于培育低Cd水稻品种，所述启动子是启动前述OsCS1基因转录的启动子。
[0021]优选地，所述启动子的序列包括如下几组核苷酸序列：
[0022](1)序列表中SEQ ID NO.4或SEQ ID NO.5所示的核苷酸序列；
[0023](2)与(1)的核苷酸序列具有至少70％，优选为80％，更优选为90％，更优选为95％或98％或99％同一性的核苷酸序列；
[0024](3)(1)至(2)任一核苷酸序列的活性片段；
[0025](4)与权利要求(1)至(3)任一核苷酸序列互补的核苷酸序列。
[0026]本专利技术还提供了一种培育低Cd水稻品种的方法，所述方法利用包含前述的OsCS1基因的重组农杆菌转染水稻植株而获得转基因水稻植株，或者将含有权利要求1所述的基因OsCS1的籼稻等位OsCS1
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水稻与含有粳稻等位OsCS1
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的水稻杂交获得后代水稻植株，从中筛选出稻米Cd含量降低的水稻材料。
[0027]本专利技术的有益效果表现在：
[0028](1)本专利技术克隆的水稻OsCS1基因，首次证明具有Cd转运活性，对于解析Cd再分配自然变异的遗传机制有着重要的意义。
[0029](2)本专利技术通过实验验证，OsCS1表达量高的近等基因系NIL
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相较于NIL
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，稻米中积累更低的Cd。此外OsCS1过表达转基因水稻株系稻米中Cd含量显著低于野生型，产量及相关农艺性状与野生型无差异。因此，OsCS1基因可用于稻米Cd积累的遗传改良。本专利技术为低Cd水稻品种的选育提供了新的基因资源，对培育低Cd水稻品种、保障水稻生产安全具有重要的应用价值。
[0030]总之，本专利技术的研究结果表明，OsCS1表达量高的近等基因系NIL
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相较于NIL
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，
稻米中Cd含量明显降低。此外OsCS1过表达转基因株系中稻米Cd含量显著低于野生型，OsCS1 RNAi干扰转基因株系中稻米Cd含量显著高于野生型。OsCS1基因的编码序列、在基因组中的核苷酸序列和基因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.水稻基因OsCS1在培育低Cd水稻品种中的应用，其特征在于，所述OsCS1基因的序列包括如下几组核苷酸序列：（1）序列表中SEQID NO.1或SEQID NO.2所示的核苷酸序列；（2）在严格条件下与（1）所限定的核苷酸杂交且编码植物Cd转运相关蛋白的核苷酸序列；（3）与（1）中的核苷酸序列具有至少70％同一性的核苷酸序列；（4）与（1）中的核苷酸序列编码相同氨基酸序列的蛋白质、但因遗传密码的简并性而在序列上不同的核苷酸序列；（5）编码SEQ ID NO.3所示氨基酸序列的核苷酸序列，或者，编码由于一个或多个氨基酸残基的替代、缺失和/或插入而与SEQID NO.3所示氨基酸序列不同的氨基酸序列的核苷酸序列，或者，编码与SEQID NO.3所示的氨基酸序列具有至少70％同一性的氨基酸序列的核苷酸序列；（6）（1）至（5）任一核苷酸序列的活性片段；（7）与（1）至（5）任一核苷酸序列互补的核苷酸序列。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述（5）中所述一个或多个是指1个至25个。3.OsCS1基因编码的蛋白质在培育低Cd水稻品种中的应用，其特征在于，所述OsCS1基因编码的蛋白质包括如下几组氨基酸序列：（1）编码SEQ ID NO.3所示的氨基酸序列，或者，由于一个或多个氨基酸残基的替代、缺失和/或插入而与SEQID NO.3所示的氨基酸序列不同的氨基酸序列，或者，与SEQID NO.3所示的氨基酸序列具有至少70％同一性的氨基酸序列；（2）权利要求3中（...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘朋，陈彩艳，孙亮，
申请(专利权)人：中国科学院亚热带农业生态研究所，
类型：发明
国别省市：