[發(fā)明專利]小麥TaLCT1基因沉默在調(diào)控小麥耐鎘脅迫中的應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010956074.8
• 申請(qǐng)日: 2020-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN111961678A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于永昂;李成偉;胡海燕;李東霄;魏琦超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南科技學(xué)院
• 主分類號(hào): C12N15/29
• 分類號(hào): C12N15/29;C12N15/113;C12N15/82;C07K14/415;A01H5/00;A01H6/46
• 代理公司: 鄭州翊博專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41155
• 代理人: 涂連梅;付紅莉

本發(fā)明屬于生物基因工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種小麥TaLCT1基因沉默在調(diào)控小麥耐鎘脅迫中的應(yīng)用。本發(fā)明公開了小麥TaLCT1基因的核苷酸序列及其RNA干擾片段，并公開了RNA干擾片段及其載體在調(diào)控小麥耐鎘脅迫中的應(yīng)用。還公開了TaLCT1基因或RNA干擾片段或載體在創(chuàng)制耐鎘轉(zhuǎn)基因小麥植株、培育耐鎘小麥品種或提高小麥耐鎘性中的應(yīng)用。本發(fā)明通過(guò)RNA干擾片段構(gòu)建了基因沉默載體，抑制小麥中TaLCT1基因的表達(dá)，使TaLCT1基因沉默，提高小麥耐鎘性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物基因工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及小麥TaLCT1基因沉默在調(diào)控小麥耐鎘脅迫中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著礦產(chǎn)資源的大量開發(fā)利用、工業(yè)的快速發(fā)展、農(nóng)業(yè)污水灌溉及化肥農(nóng)藥的大量使用，農(nóng)田土壤重金屬污染日益嚴(yán)重，重金屬鉛、鋅、鎘的超標(biāo)率分別占無(wú)機(jī)污染物點(diǎn)位超標(biāo)率的1.5%、7.0%和0.9%，其中重金屬鎘（Cd）因其相對(duì)穩(wěn)定的價(jià)態(tài)和較高的毒性尤為突出。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署也將鎘列為12種具有全球性意義的危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)中的第1位危險(xiǎn)物質(zhì)。由此可見(jiàn)鎘污染在全球范圍內(nèi)的影響和重視。鎘作為非必需營(yíng)養(yǎng)元素，通過(guò)損傷植物呼吸作用、光合作用和營(yíng)養(yǎng)代謝等使植物表現(xiàn)出養(yǎng)分和水分的吸收受抑制、根系生長(zhǎng)受阻礙、呼吸強(qiáng)度和光合強(qiáng)度下降、碳水化合物代謝失調(diào)及其他一系列生理代謝紊亂，從而強(qiáng)烈抑制植物生長(zhǎng)，使得生長(zhǎng)量和產(chǎn)量下降，甚至導(dǎo)致植物死亡。另外，積累在植物體內(nèi)的鎘通過(guò)食物鏈傳遞進(jìn)入動(dòng)物和人體，影響鈣、磷吸收代謝，造成骨痛等疾病，而且影響造血系統(tǒng)、引發(fā)貧血、造成腎損害腎功能紊亂等，從而引發(fā)糖尿、蛋白尿、氨基酸尿、肺氣腫以及高血壓等病癥，嚴(yán)重者甚至引起突變、畸形和癌癥，對(duì)人體健康造成巨大威脅。

小麥?zhǔn)菍?duì)Cd耐受性較強(qiáng)的植物之一，對(duì)酸性土壤和灌溉水中低濃度的Cd具有很高的富集效率，能在根系、莖稈和籽粒中進(jìn)行累積。目前關(guān)于植物耐 Cd 機(jī)制的研究表明，植物可通過(guò)區(qū)域化、固定鈍化及形成金屬硫蛋白、植物螯合肽、應(yīng)急作用、排外作用等來(lái)抵抗或減弱 Cd 的毒害程度。目前已鑒定的金屬陽(yáng)離子運(yùn)載蛋白家族主要有 CDF 家族、ZIP 家族、NRAMP家族、重金屬 ATPases 家族、ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族以及低親和性陽(yáng)離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(low-affinity cation transporter, LCT) 等。研究發(fā)現(xiàn)，在酵母表達(dá)系統(tǒng)中，LCT1 是一種非選擇性的陽(yáng)離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，不僅能夠介導(dǎo) K ⁺ 的轉(zhuǎn)運(yùn)，還能轉(zhuǎn)運(yùn) Na⁺ 、Rb⁺ 、Ca²⁺ 、Cd ²⁺等其他離子，而對(duì) Na⁺ 、Rb⁺ 和 Ca²⁺ 的轉(zhuǎn)運(yùn)為低親和性）。

發(fā)明內(nèi)容

迄今，在小麥中，尚未報(bào)道TaLCT1基于在小麥耐鎘方面的作用。研究TaLCT1基因提高植物耐鎘的應(yīng)用，可以更加深入揭示小麥的耐鎘性機(jī)理，為提高小麥耐受鎘能力以及降低籽粒中的鎘含量提供理論基礎(chǔ)。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種利用小麥TaLCT1基因（來(lái)自小麥品種百農(nóng)207）提高植物耐鎘能力的方法，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，沉默TaLCT1基因可以有效提高小麥的耐鎘能力。

本發(fā)明的目的在于提供一種小麥TaLCT1基因沉默在調(diào)控小麥耐鎘脅迫中的應(yīng)用。

基于上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本申請(qǐng)請(qǐng)求保護(hù)的第一個(gè)方案是：一種TaLCT1基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本申請(qǐng)請(qǐng)求保護(hù)的第二個(gè)方案是：一種由上述TaLCT1基因表達(dá)的TaLCT1蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。

與上述的氨基酸序列具有80％以上同源性且具有相同功能的蛋白質(zhì)；或者，在上述的蛋白質(zhì)的N端和/或C端連接如表1所示的標(biāo)簽后得到的融合蛋白也屬于本申請(qǐng)所述的TaLCT1蛋白范圍之內(nèi)。