[發(fā)明專利]玉米鋅鐵調(diào)控轉(zhuǎn)運(yùn)體ZmZIP4和ZmZIP6基因及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410239195.5
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104212814A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李素貞;李宏博;陳景堂;黃亞群;祝麗英
• 申請（專利權(quán)）人: 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 北京康思博達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11426
• 代理人: 余光軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及從植物中分離的金屬離子轉(zhuǎn)運(yùn)體基因，尤其涉及從玉米中分離的與鋅鐵的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)或儲存有關(guān)的調(diào)控轉(zhuǎn)運(yùn)體ZmZIP4和ZmZIP6基因，本發(fā)明進(jìn)一步涉及調(diào)控轉(zhuǎn)運(yùn)體ZmZIP4或ZmZIP6基因在調(diào)控植物吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)或儲存鋅或鐵能力，促進(jìn)胚的發(fā)育或成熟以及增加糧食作物種子鋅鐵含量中的應(yīng)用，屬于植物金屬離子調(diào)控轉(zhuǎn)運(yùn)體基因的分離和應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋅和鐵是生物體所必需的微量元素，在植物的生長發(fā)育過程中有著重要作用(Wintz?H,Fox?T,Wu?YY,et?al.Expression?profiles?of?Arabidopsis?thaliana?in?mineral?deficiencies?reveal?novel?transporters?involved?in?metal?homeostasis.The?Journal?of?biological?chemistry2003,278(48):47644-47653.)。鋅是生物體300多種酶和重要蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)輔助因子(Haydon?MJ,Cobbett?CS.A?novel?major?facilitator?superfamily?protein?at?the?tonoplast?influences?zinc?tolerance?and?accumulation?in?Arabidopsis.Plant?physiology2007,143(4):1705-1719.)。鋅不僅參與機(jī)體的各種代謝，在生物膜穩(wěn)定和基因表達(dá)調(diào)控等生理機(jī)能中也擔(dān)負(fù)著重要的角色(Mathews?WR,Wang?F,Eide?DJ,et?al.Drosophila?fear?of?intimacy?encodes?a?Zrt/IRT-like?protein(ZIP)family?zinc?transporter?functionally?related?to?mammalian?ZIP?proteins.The?Journal?of?biological?chemistry?2005,280(1):787-795.)。鋅的缺乏會導(dǎo)致葉綠素、脂質(zhì)、蛋白、質(zhì)膜的氧化破壞，適量增加植物體內(nèi)鋅的含量可提高作物產(chǎn)量，而植物體內(nèi)鋅離子的過度積累又會對植物產(chǎn)生毒害。

鐵在細(xì)胞呼吸、光合作用和金屬蛋白的催化反應(yīng)過程中發(fā)揮重要作用，是重要的電子傳遞體，因此，鐵元素在原核和真核生物的生命活動中具有不可替代的功能。另外，細(xì)胞內(nèi)過高的Fe³⁺/Fe²⁺氧化還原勢會導(dǎo)致超氧化合物的產(chǎn)生，對細(xì)胞造成傷害(Briat?JF,Lebrun?M.Plant?responses?to?metal?toxicity.Comptes?rendus?de?l'Academie?des?sciences?Serie?III,Sciences?de?la?vie1999,322(1):43-54.)。因此，嚴(yán)格控制植物體內(nèi)金屬離子的平衡是至關(guān)重要的。

參與鋅鐵吸收的蛋白主要有三類，都是以蛋白家族形式存在的，包括：ZIP，即鋅調(diào)控轉(zhuǎn)運(yùn)體(Zinc-regulated?transporter，ZRT)和鐵調(diào)控轉(zhuǎn)運(yùn)體(Iron-regulated?transporter，IRT)。酵母功能互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)顯示ZIP家族基因能夠轉(zhuǎn)運(yùn)包括Zn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺、Cd²⁺在內(nèi)的多種金屬離子(Colangelo?EP,Guerinot?ML.Put?the?metal?to?the?petal:metal?uptake?and?transport?throughout?plants.Current?opinion?in?plant?biology2006,9(3):322-330.)。ZIP一般由309-476個氨基酸殘基組成，有8個潛在的跨膜結(jié)構(gòu)域和相似的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，第3和第4跨膜區(qū)之間有一長的可變區(qū)，可變區(qū)位于胞內(nèi)，其C、N末端位于胞外，該區(qū)富含組氨酸殘基，可能與金屬的結(jié)合、轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)(Guerinot?ML.The?ZIP?family?of?metal?transporters.Biochim?Biophys?Acta2000,1465(1-2):190-198.)。