【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及植物基因工程領域，特別涉及abc轉運蛋白家族基因 osabca3在植物育種調控中的應用。
技術介紹
1、隨著城市化的加速推進，耕地陸續遭受嚴重的重金屬污染，尤其是鎘（cadmium，cd）污染，已經成為農業可持續發展亟需解決的重要問題。cd是一種高毒性、但植物和人體非必需的重金屬元素，被國際癌癥研究機構（iarc）認定為第i類人類致癌物質。工業廢氣的沉積、采礦和冶煉廢水的灌溉、汽車尾氣的排放，以及垃圾和農作物秸稈的焚燒等現代工藝技術是cd污染的一些主要來源。此外，農業生產過程中，超量施用含cd的化肥和有機肥也對環境造成了嚴重的污染。而大氣中含cd的廢氣隨雨水滲入農田，也使土壤的重金屬污染進一步加重。這些污染源導致cd在農田土壤中富集，對農田生態系統和糧食安全帶來了極大風險。
2、在植物由根系吸收土壤中的cd之后，cd會被轉運至植物的地上部分，特別是谷類作物的可食用部位。相對于其它重金屬，cd更容易從土壤進入食物鏈，給食品和人體健康帶來巨大的危害。cd在植物中過量積累會干擾植物的營養平衡，對蛋白質、dna及細胞膜等造成損傷，并誘發有毒活性氧的積累，從而對作物的生長和產量產生不利影響。水稻作為最主要的糧食作物，60%以上的人口以稻米為主食，其生產安全性受高度重視。研究表明，水稻比其他谷類作物更容易吸收cd，因而稻米成為人攝入cd的主要途徑，貢獻率高達56%，對于喜事稻米的人群更是提升至65%。因此，研究水稻對cd的吸收、轉運和積累機制，發掘其有關的調控基因，
3、abc轉運蛋白是廣泛存在的一大類保守蛋白，在植物中發揮著非常重要的作用。在生物界中，目前已知的abc蛋白家族包括從abca到abci的8個亞家族，而植物中缺少abch亞家族。abc轉運蛋白通常含有兩種特征結構域，分別是跨膜結構域（trans-membranedomain,?tmd）和核苷酸結合結構域（nucleotide?binding?domain,?nbd），兩種結構域共同協作，通過atp水解釋放出的能量來驅動各種底物在生物膜上的轉運。這些底物包括小的無機或有機分子，例如氨基酸、糖、核苷、維生素和金屬離子等物質，以及大的有機化合物，例如肽、脂質分子、寡核苷酸和多糖等；abc蛋白通過調控底物的跨膜轉運，調節植物中激素和脂質的代謝、氣孔的開閉、金屬離子的轉運等關鍵的生理過程，從而提高其應對各種生物或非生物脅迫的能力，使植物能夠適應不斷變化的環境。
4、而植物中abc轉運蛋白家族具體的各個基因，以及如何利用abc轉運蛋白家族基因避免cd在植物中、尤其是可食用部位中的累積還有待進一步研究。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供abc轉運蛋白家族基因 osabca3在植物育種調控中的應用。
2、本專利技術的目的通過下述技術方案實現：
3、abc轉運蛋白家族基因 osabca3在植物育種調控中的應用，所述的abc轉運蛋白家族基因 osabca3編碼蛋白質的氨基酸序列如seq?id?no:2所示。
4、進一步地，所述的abc轉運蛋白家族基因 osabca3的核苷酸序列如seq?id?no:1所示。
5、進一步地，所述的植物育種調控是指在植物中敲除abc轉運蛋白家族基因 osabca3，提高植物對cd的耐受性，增加植物生物量，降低植物籽粒中的cd含量。
6、進一步地，所述的植物為禾本科植物；更進一步為小麥、玉米和水稻中的至少一種；再更進一步為水稻。
7、上述abc轉運蛋白家族基因 osabca3在提高植物對cd的耐受性和/或制備/培育籽粒cd低積累植物品種中的應用。
8、進一步地，所述的植物為禾本科植物；更進一步為小麥、玉米和水稻中的至少一種；再更進一步為水稻。
9、上述abc轉運蛋白家族基因 osabca3敲除載體在提高植物對cd的耐受性和/或制備/培育籽粒cd低積累植物品種中的應用。
10、進一步地，所述的abc轉運蛋白家族基因 osabca3敲除載體為針對 osabca3基因兩個靶點的敲除載體；兩個靶點為 u3和 u6a；
11、grna載體的 u3靶點引物為：
12、正向引物：5’?-ggcagcaagaacgccacgctcacc?-3’；和
13、反向引物：5’-?aaacggtgagcgtggcgttcttgc?-3’；
14、grna載體的 u6a靶點的擴增引物為：
15、正向引物：5’-?gccgcgaactccactccggtagct?-3’；和
16、反向引物：5’-?aaacagctaccggagtggagttcg?-3’。
17、進一步地，所述的植物為禾本科植物；更進一步為小麥、玉米和水稻中的至少一種；再更進一步為水稻。
18、一種增強植物對cd的耐受性和/或降低植物籽粒中的cd含量的方法，包括將上述abc轉運蛋白家族基因 osabca3敲除的步驟。
19、進一步地，所述的植物為禾本科植物；更進一步為小麥、玉米和水稻中的至少一種；再更進一步為水稻。
20、本專利技術相對于現有技術具有如下的優點及效果：
21、（1）本專利技術通過將abc轉運蛋白家族基因 osabca3在水稻中進行敲除，使在cd脅迫下， osabca3敲除株系生長顯著優于野生型，敲除株系中籽粒cd含量顯著低于野生型。與此同時，敲除株系對水稻產量相關性狀及必需金屬元素的含量未造成明顯不良影響。 osabca3可作為潛在的候選基因，用于培育低cd積累的水稻品種，以減輕cd污染對食品安全和人類健康的威脅，同時也為水稻cd污染治理提供潛在的修復方法。
22、（2）本專利技術通過敲除 osabca3，能夠有效提高水稻對cd的耐受性，降低水稻籽粒中的cd含量，為水稻低cd分子育種及cd污染治理提供了候選的基因資源。 ...
【技術保護點】
1.?ABC轉運蛋白家族基因OsABCA3在植物育種調控中的應用，其特征在于，所述的ABC轉運蛋白家族基因OsABCA3編碼蛋白質的氨基酸序列如SEQ?ID?No:2所示。
2.?根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述的ABC轉運蛋白家族基因OsABCA3的核苷酸序列如SEQ?ID?No:1所示。
3.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述的植物育種調控是指在植物中敲除ABC轉運蛋白家族基因OsABCA3，提高植物對Cd的耐受性，增加植物生物量，降低植物籽粒中的Cd含量。
4.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述的植物優選為禾本科植物。
5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于，所述的植物為小麥、玉米和水稻中的至少一種。
6.?ABC轉運蛋白家族基因OsABCA3在提高植物對Cd的耐受性和/或制備/培育籽粒Cd低積累植物品種中的應用，其特征在于，所述的ABC轉運蛋白家族基因OsABCA3編碼蛋白質的氨基酸序列如SEQ?ID?No:2所示。
7.?ABC轉運蛋白家族基因OsABCA3敲除載體在提高
8.根據權利要求7所述的應用，其特征在于，
9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于，
10.一種增強植物對Cd的耐受性和/或降低植物籽粒中的Cd含量的方法，其特征在于，包括將ABC轉運蛋白家族基因OsABCA3敲除的步驟；
...【技術特征摘要】
1.?abc轉運蛋白家族基因osabca3在植物育種調控中的應用，其特征在于，所述的abc轉運蛋白家族基因osabca3編碼蛋白質的氨基酸序列如seq?id?no:2所示。
2.?根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述的abc轉運蛋白家族基因osabca3的核苷酸序列如seq?id?no:1所示。
3.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述的植物育種調控是指在植物中敲除abc轉運蛋白家族基因osabca3，提高植物對cd的耐受性，增加植物生物量，降低植物籽粒中的cd含量。
4.根據權利要求1所述的應用，其特征在于，所述的植物優選為禾本科植物。
5.根據權利要求4所述的應用，其特征在于，所述的植物為小麥、玉米和水稻中的至少一種。
6.?ab...
【專利技術屬性】
技術研發人員：易繼財，許鑫鑫，莫清蘚，蔡澤斌，葉榮，
申請(專利權)人：華南農業大學，
類型：發明
國別省市：
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