[發(fā)明專利]一種水稻的miRNA及其前體基因和它們在對鎘敏感轉(zhuǎn)基因水稻的育種上應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410519370.6
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN104263730B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁艷菲;朱誠;王飛娟;江瓊;孫駿威
• 申請（專利權(quán)）人: 中國計量學(xué)院
• 主分類號: C12N15/113
• 分類號: C12N15/113;C12N15/84;C12N1/21;A01H5/00
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務(wù)所有限公司33214
• 代理人: 王從友

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水稻基因生物領(lǐng)域，尤其涉及一種水稻的miRNA及其前體基因和它們在對鎘敏感轉(zhuǎn)基因水稻的育種上應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，隨著我國工業(yè)化和城市化進程的不斷發(fā)展，重金屬造成的土壤污染形勢日趨嚴(yán)峻，對我國的生態(tài)環(huán)境、食品安全、百姓身體健康和農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。據(jù)報道，全國每年因重金屬污染糧食達1200萬噸，造成直接經(jīng)濟損失超過200億元。今年政協(xié)“一號提案”明確指出我國農(nóng)業(yè)發(fā)展模式粗放，污染日趨嚴(yán)重，全國耕地重金屬污染面積在16％以上，大城市、工礦區(qū)周邊情況更為嚴(yán)重。如廣東省清潔土壤只有11％，輕度污染占總耕地數(shù)量的77％，重度污染土壤占總量的12％；太湖流域，約三分之一的耕地受到污染；湖北省受三廢污染的耕地面積達到40萬公頃，占全省耕地面積的10％；湖南冷水江河水污染嚴(yán)重，37％水稻田重金屬超標(biāo)幾倍；浙江省受三廢污染的耕地面積達33.33萬公頃，占全省耕地總面積的20％以上，臺州市路橋、溫嶺、玉環(huán)三地被列入全國重金屬重點防治區(qū)域。可見，我國土壤的重金屬污染問題已相當(dāng)嚴(yán)重，發(fā)展綠色農(nóng)業(yè)刻不容緩。

水稻是世界上最重要的農(nóng)作物，全球一半以上的人口以稻米為主食，我國是世界上第一種稻大國，目前我國稻米中重金屬超標(biāo)現(xiàn)象已引起了國家各部委的高度重視。重金屬一旦進入土壤——水稻系統(tǒng)就很難排除。過量的重金屬在水稻的根、莖、葉以及籽粒中積累，不僅影響水稻的品質(zhì)、產(chǎn)量和農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，并可通過食物鏈進入人體，引發(fā)多種疾病，最終危害人體健康。食用遭到鎘污染的食品，可能會造成鎘在人體內(nèi)積累，造成腎損傷，也會導(dǎo)致骨軟化癥等。日本著稱的“痛痛病”，即1950年發(fā)生在日本富山縣的中毒事件就是鎘污染所致。因此，探明水稻對重金屬吸收、轉(zhuǎn)運規(guī)律及重金屬耐性的生理和分子機理，在輕度重金屬污染的土壤中進行農(nóng)作物的安全生產(chǎn)，并利用植物進行大規(guī)模污染土壤的修復(fù)，這對保障糧食安全、生態(tài)安全和人民健康，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展意義重大。然而這一設(shè)想的實施依賴于作物對重金屬吸收、轉(zhuǎn)運規(guī)律的認識及對重金屬耐性的分子生理機制的揭示。植物重金屬毒害是多方面的，其對重金屬的抗性機制也十分復(fù)雜，包括植物限制重金屬離子吸收，重金屬與體外分泌物結(jié)合，重金屬的外排，根系富集，細胞壁束縛，跨質(zhì)膜、液泡膜轉(zhuǎn)運，抗氧化響應(yīng)等。其中，有機酸、氨基酸、含氮化合物，植物螯合肽(Phytochelatin，PC)和金屬硫蛋白(MT)等在植物對重金屬的解毒作用中發(fā)揮了重要功能。一些與植物重金屬耐性相關(guān)的基因也得到了鑒定與功能的描述，它們基本為直接參與代謝與生理變化的效應(yīng)基因，通過控制代謝小分子或蛋白的表達參與抗逆過程。一般認為植物的重金屬脅迫應(yīng)答機理可能是由多基因控制的，植物的重金屬毒害及其耐受性是多種生理過程的綜合反應(yīng)，但迄今為止其中何為關(guān)鍵因子并不清楚。