[發明專利]水稻金屬耐受蛋白OsMPT1及其編碼基因和其RNA干涉片段

有效

• 申請號: 201110249200.7
• 申請日: 2011-08-26
• 公開（公告）號: CN102295692A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 張美;袁連玉;劉寶秀
• 申請（專利權）人: 中國科學院華南植物園
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/113;C12N15/63;C12N15/84;A01H5/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 劉明星;余炳和

技術領域：

本發明屬于生物基因工程領域，具體涉及水稻金屬耐受蛋白OsMPT1及其編碼基因和其RNA干涉片段。

背景技術：

水稻是世界上最重要的糧食作物之一，是我國第一大糧食作物。工業“三廢”的排放造成巨大的環境污染，特別是重金屬污染問題日益加劇，已成為危害人類社會的重要問題之一。在我國重金屬污染較嚴重的地區，如珠三角、長三角等工業化程度高的地區以及采礦業發達的我國中部部分地區(如湖南的郴州、衡陽、永州、常德、株州等地)，都是以水稻為主要的糧食作物，這些地區生產的稻米經常會出現重金屬超標的情況。過量的重金屬在水稻的體內大量積累，不僅影響水稻產量、品質及整個農田生態系統，而且可通過食物鏈危及動物和人類的健康。研究水稻對重金屬吸收轉運的分子機制不僅對農業生產具有指導作用，而且對環境治理，為無公害稻米的生產技術創新提供科學依據。

MTP(Metal?Tolerance?Protein)是一類鋅指蛋白，屬于CDF(Cation?Diffusion?Facilitator)蛋白家族成員。CDF蛋白在細菌、真菌、植物、動物中廣泛存在，這類蛋白的特征是均含有4-6個跨膜結構域，可能以二聚體或者多聚體的形式發揮作用；N末端有一標記性的氨基酸序列，而C末端則屬于離子流結構域，用于結合并轉運金屬離子(P?et?al.Phylogenetic?relationships?within?cation?transporter?families?of?Arabidopsis.Plant?Physiol.2001.126(4)：1646-67)。其N末端和C末端都朝向細胞質一面，部分成員在其中兩個跨膜區之間的細胞質面有組氨酸富含區域，該區域可能與金屬離子的特異性結合有關。第一和第二跨膜區之間有一典型的SX(ASG)(LIVMT)2(SAT)(DA)(SGAL)(LIVFYA)(HDN)X3DX2(AS)結構(Paulsen?IT?et?al.A?novel?family?of?ubiquitous?heavy?metal?ion?transport?proteins.J.Membr.Biol.1997.156，99-103)。已有研究表明，CDF蛋白參與跨細胞質膜轉運多種金屬離子，包括Zn，Mn，Fe，Co，Ni，Cd等(Gaither，LA?et?al.Eukaryotic?zinc?transporters?and?their?regulation.Biometals.2001.14，251-270)。在植物中，由于植物中CDF蛋白大多與植物對重金屬的耐受性相關，因此也稱為金屬耐受蛋白(Metal?Tolerance?Protein，MTP)。

植物中最先分離鑒定的MTP是擬南芥AtMTP1(van?der?Zaal，BJ?et?al.Overexpression?of?a?novel?Arabidopsis?gene?related?to?putative?zinc-transporter?genes?from?animals?can?lead?to?enhanced?zinc?resistance?and?accumulation.Plant?Physiol.1999.119，1047-1055)，由于該蛋白與擬南芥的Zn離子轉運相關，且與人的Zn離子轉運蛋白ZnT-1高度同源，因此最初命名為ZAT?(zinc?transporter?of?A.thaliana)。擬南芥中超表達AtMTP1基因能夠提高擬南芥在合適的Zn濃度培養基上的生長量，并且在轉基因株系的根中富集Zn。MTP蛋白定位于細胞囊泡膜上，通過將Zn轉運于囊泡中，能夠解除環境中富余的Zn對植物的毒害。擬南芥AtMTP1的T-DNA插入突變體對Zn超敏感(Kobae?Y?et?al.Zinc?transporter?of?Arabidopsis?thaliana?AtMTP1?is?localized?to?vacuolar?membranes?and?implicated?in?zinc?homeostasis.Plant?Cell?Physiol.2004，45(12)：1749-1758)，這更進一步證明AtMTP1在轉運和應答Zn過程中發揮重要的作用。