[發明專利]水稻硫氰酸酶編碼基因OsRHOD1;1及其應用

在審

• 申請號: 201810087135.4
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108004257A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 趙方杰;史書林;唐仲
• 申請（專利權）人: 南京農業大學
• 主分類號: C12N15/54
• 分類號: C12N15/54;C12N9/10;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/46
• 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

本發明公開了水稻硫氰酸酶編碼基因OsRHOD1；1及其應用。一種硫氰酸酶編碼基因OsRHOD1；1，序列如SEQ ID NO.1所示。該基因可在提高水稻五價砷的還原效率，增強對五價砷的解毒能力，和/或顯著降低植株地上部與根系砷的積累中應用。本發明通過大量實驗發現了水稻中的硫氰酸酶編碼基因的生物功能，該基因超表達后，提高了水稻對As(V)的還原效率，同時水稻地上部與地下部的As(V)含量降低。超表達該基因顯著降低水稻籽粒對As的積累。

技術領域

本發明屬于基因工程技術領域，涉及水稻硫氰酸酶編碼基因OsRHOD1；1及其應用。

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，人們會通過日常飲食而受到砷的威脅(Meharg et al.,2009；Zhao et al.,2010)。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被水稻吸收(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(Abedin et al.,2002；Wu et al.,2011；Kamiya et al.,2013)。吸收到植物體內的As(V)會被還原成As(III)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(V)向As(III) 的還原過程十分重要(Xu et al.,2007；Liu et al.,2010；Zhao et al.,2010)。

目前在水稻中參與植物體內As(V)還原的還原酶基因很少被報道。OsRHOD1；1基因在Genbank中的登錄號分別為NP_001045596，這個基因與擬南芥中的砷還原酶基因AtHAC1的同源性為84％。本發明OsRHOD1；1基因在Genbank中被注釋為硫氰酸酶(Rhodanese)。

發明內容

本發明的目的是提供水稻硫氰酸酶編碼基因。

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：

一種硫氰酸酶編碼基因OsRHOD1；1，序列如SEQ ID NO.1所示。

所述的硫氰酸酶編碼基因的超表達載體，含有所述的硫氰酸酶編碼基因。

所述的超表達載體，優選以pTCK303載體為出發載體，將所述的硫氰酸酶編碼基因的開放閱讀框序列插入Spe I及BamH I酶切位點間所得。

所述的硫氰酸酶編碼基因在提高水稻五價As的還原效率，增強對五價As的解毒能力，和 /或顯著降低水稻地上部與根系砷的積累中的應用。

所述的應用優選將所述的硫氰酸酶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，從而提高水稻五價As的還原效率，增強對五價As的解毒能力，和/或顯著降低植株地上部與根系砷的積累中的應用。

所述的硫氰酸酶編碼基因在降低旱作條件下水稻籽粒砷含量中的應用。

本發明所述的超表達載體在提高水稻五價As的還原效率，增強對五價As的解毒能力，和 /或顯著降低水稻地上部與根系砷的積累中的應用。

所述的應用，將所述超表達載體導入水稻得到超表達該硫氰酸酶編碼基因的水稻，在提高水稻五價As的還原效率，增強對五價As的解毒能力，和/或顯著降低植株地上部與根系砷的積累中的應用。