OsCAX2基因在降低水稻籽粒中镉或铜积累中的用途

本发明属于生物，具体涉及oscax2基因在降低水稻籽粒中镉或铜积累中的用途。

背景技术：

1、镉(cd)是一种对动植物具有显著毒性的重金属元素，它是一种重要的环境污染物，在土壤中具有很高的流动性，从而恶化土壤质量并被植物吸收产生毒性作用。在中国，约有2.786×109m2的农田受到镉的污染，水稻从稻田里吸收的镉在稻米中积累，人们在食用含镉的大米后，大部分镉会被吸收并积累在体内产生毒性，对生殖系统、免疫系统和心血管系统造成损伤，严重危害人类健康。因此减少糙米中镉的积累对于稻米食品安全和人类健康都势在必行。

2、现有的研究中植物已经形成了有效的生理生化机制来对抗镉胁迫，包括降低镉的生物利用度、减少镉的流入、促进镉的外排、螯合细胞质中的镉、将镉固存到液泡、以及活性氧清除和植物螯合素螯合镉等途径来适应镉胁迫逆境反应，其中通过调节水稻镉吸收、转运和积累的转运蛋白尤为重要。虽然已报道不少参与了镉耐性和累积的基因，然而在常规和生物技术育种上得到应用的基因很少，因此鉴定降低水稻籽粒镉含量作用明显且对其它重要性状没有明显副作用的新基因仍然十分必要。钙氢离子反向转运体(cax)家族的多个成员在酵母、烟草、芸苔属作物和拟南芥等物种中的镉耐受性和转运中发挥重要作用。然而，尚未报道水稻cax转运蛋白是否以及如何参与水稻对镉的耐受性和转运及对籽粒镉累积的影响。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题为：提供一种提高水稻镉耐受性同时降低籽粒镉累积的方法。

2、本发明的技术方案为：oscax2基因在降低水稻籽粒中镉或铜积累中的用途，所述oscax2基因编码seq id no.2所示的多肽。

3、进一步地，在水稻植株中过表达oscax2基因，从而降低水稻籽粒中镉或铜积累。

4、进一步地，所述oscax2基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。

5、oscax2基因在增加水稻籽粒中铁、锰或锌含量中的用途，所述oscax2基因编码seqid no.2所示的多肽。

6、进一步地，在水稻植株中过表达oscax2基因，从而增加水稻籽粒中铁、锰或锌含量。

7、进一步地，所述oscax2基因的核苷酸序列如seq id no.1所示。

8、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

9、1.通过系统研究，首次公开了日本晴水稻转ubi启动子启动的水稻基因oscax2株系，在镉胁迫环境下，增强镉耐性和降低镉转运。与野生型相比，转基因株系的根部镉浓度增加了17.7～20.5％，地上部镉浓度降低了62.2～68.7％，根部向地上部的镉转运率下降58.4～66.6％。

10、2.本发明首次公开了水稻cax2的过表达系可以减少水稻地上组织中各个部位镉的浓度，进一步降低地上部总的镉吸收。与野生型相比，水稻cax2的过表达系的地上部镉吸收下降了58.4～66.6％。

11、3.本发明的水稻cax2的过表达系，在镉污染盆栽和田间种植的环境下的产量和农艺性状都没有受到影响，而糙米中的镉累积都下降了70％以上，都远低于粮农组织/世卫组织规定的最大允许限量标准(0.2mg/kg)。

12、4.本发明的水稻cax2的过表达系会影响水稻中其他金属离子的平衡，oscax2的过表达株系籽粒中的镉和铜积累减少，但锰、锌和铁积累增强，对其他金属累积的影响是有利的。

13、5.本发明说明可将oscax2基因应用于水稻镉累积的遗传改良和低镉积累品种的培育。

技术特征：

1.oscax2基因在降低水稻籽粒中镉或铜积累中的用途，所述oscax2基因编码seq idno.2所示的多肽。

2.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，在水稻植株中过表达oscax2基因，从而降低水稻籽粒中镉或铜积累。

3.根据权利要求1所述的用途，其特征在于，所述oscax2基因的核苷酸序列如seq idno.1所示。

4.oscax2基因在增加水稻籽粒中铁、锰或锌含量中的用途，所述oscax2基因编码seqid no.2所示的多肽。

5.根据权利要求4所述的用途，其特征在于，在水稻植株中过表达oscax2基因，从而增加水稻籽粒中铁、锰或锌含量。

6.根据权利要求4所述的用途，其特征在于，所述oscax2基因的核苷酸序列如seq idno.1所示。

技术总结
本发明公开了OsCAX2基因在降低水稻籽粒中镉或铜积累中的用途，所述OsCAX2基因编码SEQ ID No.2所示的多肽。通过在水稻中过表达OsCAX2基因，在镉污染环境下可以显著降低水稻籽粒中的镉或铜含量而对产量及农艺性状没有影响。为水稻镉累积的遗传改良和低镉积累品种的培育提供了方向。

技术研发人员：邹文莉,孟丽君,叶国友,詹俊辉,陈粤彤
受保护的技术使用者：中国农业科学院深圳农业基因组研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13