[發明專利]水稻水通道蛋白編碼基因OsNIP3；3的應用

有效

• 申請號: 201711426035.1
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN109956997B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 趙方杰;孫晟凱;唐仲;黃新元;馬建鋒
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;C12N15/66
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 傅婷婷;徐冬濤

本發明公開了水稻水通道蛋白編碼基因OsNIP3；3的應用。一種水通道蛋白編碼基因OsNIP3；3，Genbank中的登錄號為AB710141。該基因可在減少水稻中柱部分三價As的濃度，減少三價As向木質部裝載，和顯著降低水稻地上部與籽粒砷的積累中的應用。本發明通過大量實驗發現了水稻中的水通道蛋白編碼基因OsNIP3；3的生物功能，該基因超表達后，降低了水稻地上部的As含量。超表達該基因顯著降低水稻葉片、種殼和籽粒中As的積累。

技術領域

本發明屬于基因工程技術領域，涉及水稻水通道蛋白編碼基因OsNIP3；3的應用。

背景技術

目前，環境中的重金屬污染問題日益突出，其中耕地土壤砷(As)污染也日趨嚴重。水稻是重要的糧食作物，全球一半左右的人口以水稻為主要糧食作物。由于水稻對砷的富集，稻米占我國人口膳食砷攝入的60％(Li et al.2009)。因此解析水稻對As的吸收解毒機制以及通過基因工程技術開發降低水稻籽粒對As的積累的方法十分重要。在土壤中，砷在好氧條件與淹水條件分別以五價砷As(V)和三價砷As(III)的形態存在(Zhao et al.,2010)。As(III)主要通過水通道蛋白Lsi1被水稻根部吸收(Ma et al.,2008)，在植物體內，As(III)可以被植物螯合肽(PCs)螯合并被轉運到液泡中(Ha et al.,1999；Raab et al.,2005；Liu et al.,2010)或者直接被排出體外進行解毒。而As(V)主要通過磷酸鹽轉運蛋白被水稻吸收(Wang et al.,2016；Wu et al.,2011；Kamiya et al.,2013)。吸收到植物體內的As(V)會被硫氰酸酶家族基因還原成As(III)(Chao et al.,2014； Sanchez-Bermejo etal.,2014；Shi et al.,2016；Xu et al.,2017)，進而被螯合或者排出體外進行解毒。在許多植物中發現砷主要以As(III)的形態存在，因此水稻體內As(III)的運輸過程十分重要。

植物水通道蛋白(NIPs)不僅可以高效轉運水分子,還可作為一種離子選擇性透過膜有效介導其他小分子物質、營養元素以及金屬離子的運輸。小麥和擬南芥的水通道蛋白能通透 NH⁴⁺/NH^3-(Holm et al.,2005)；西葫蘆的水通道蛋白NIP1能夠轉運尿素(Klebl etal.,2003)；一些NIPs除了通透水外，擬南芥AtNIP5；1和AtNIP6；1,水稻OsNIP2；1(Lsi1)還可雙向轉運亞砷酸鹽(Ma et al.,2008；Bienert et al.,2008)。目前在水稻中參與體內As(III)運輸的水通道蛋白基因除Lsi1外很少被報道。OsNIP3；3基因在Genbank中的登錄號為AB710141。本發明 OsNIP3；3基因在Genbank中被注釋為類NOD26的水通道蛋白(NOD26-likeintrinsic protein)。

發明內容

本發明的目的是提供水稻水通道蛋白編碼基因。

本發明的目的是提供該基因的應用。

本發明的目的通過如下技術方案實現：

一種水通道蛋白編碼基因OsNIP3；3，Genbank中的登錄號為AB710141。

所述的水通道蛋白編碼基因的超表達載體，含有所述的水通道蛋白編碼基因。

所述的超表達載體，優選以pTCK303載體為出發載體，將所述的水通道蛋白編碼基因的開放閱讀框序列插入Spe I及Kpn I酶切位點間所得。

所述的水通道蛋白編碼基因在減少水稻根中三價砷向木質部裝載，和顯著降低水稻地上部與籽粒砷的積累中的應用。

所述的應用優選將所述的水通道蛋白編碼基因構建超表達載體，并導入水稻得到超表達該基因的水稻，從而減少水稻根中三價砷向木質部裝載，和顯著降低水稻地上部與籽粒砷的積累中的應用。