水稻OsABCG47基因的突变体序列及其在调控稻米镉积累方面的方法和应用

本公开涉及水稻基因工程，具体地，涉及水稻osabcg47基因的突变体序列、突变体序列编码的蛋白、一种载体、一种转化体、一种降低水稻植株中镉积累的方法及其应用。

背景技术：

1、镉是对生物体有害的非必需元素。随着工业化的快速发展，土壤镉污染面积逐年增加，低浓度的镉胁迫会降低植物抗性，高浓度的镉胁迫会抑制植物生长发育。

2、水稻是世界主要粮食作物之一，由于其镉吸收能力较强，通过根系吸收-转运系统将镉储存在籽粒中，经过食物链将镉转移到人体中，对人体健康产生危害。人体镉积累过量时可能导致肾功能失常、骨质疏松、癌症和心血管疾病等。

3、镉利用植物的必需元素转运体进入植物体内。研究表明，多种家族蛋白参与镉的吸收、转运、分配和存储。如osnramp1和osnramp5是水稻镉吸收的主要转运蛋白，oszip5和oszip9吸收锌的同时也伴随镉的转运。oshma3可以将吸收的镉隔离在根部液泡中，阻止镉向地上部转运，减轻cd积累对水稻造成的毒害。由于镉通过“搭便车”的方式进入水稻体内，发掘更多与镉吸收、转运、分配和存储相关的基因资源，是降低水稻籽粒镉积累和提高粮食安全的有效途径。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中稻米中镉超标的问题，本公开的目的是筛选能够使稻米中镉降低的基因和方法，以及培育镉吸收含量降低的水稻品种。

2、为了实现上述目的，本公开第一方面提供了水稻osabcg47基因的突变体序列，所述突变体序列由水稻osabcg47基因的核苷酸序列经过突变得到；所述突变包括在水稻osabcg47基因上进行一个或多个核苷酸的取代、缺失和/或添加；

3、其中，所述水稻osabcg47基因的核苷酸序列如seq id no：1所示；所述水稻osabcg47基因编码的蛋白的氨基酸序列如seq id no：2所示。

4、可选地，所述突变体序列选自以下序列中的至少一种：

5、（1）使水稻osabcg47基因的靶位点ⅰ的序列的第17位到第18位的片段ca缺失得到的如seq id no：6所示的核苷酸序列；

6、（2）在水稻osabcg47基因的靶位点ⅰ的序列的第16位和第17位碱基之间插入碱基c得到的如seq id no：7所示的核苷酸序列；

7、其中，所述靶位点ⅰ的核苷酸序列如seq id no：3所示。

8、本公开第二方面提供第一方面所述的突变体序列编码的蛋白，所述蛋白的氨基酸序列如seq id no：8和/或seq id no：9所示。

9、本公开第三方面提供一种载体，所述载体是crispr/cas9编辑载体，所述载体插入有靶位点ⅰ，并产生如第一方面所述的突变体序列；

10、其中，所述靶位点ⅰ的核苷酸序列如seq id no：3所示。

11、本公开第四方面提供一种转化体，所述转化体的宿主为基因工程菌；所述转化体中导入有靶位点ⅰ，或者，所述转化体中导入有第三方面所述的载体；

12、其中，所述靶位点ⅰ的核苷酸序列如seq id no：3所示。

13、本公开第五方面提供一种降低稻米中镉含量的方法，该方法包括：通过对水稻osabcg47基因进行基因编辑使水稻osabcg47基因的核苷酸序列发生突变，并使osabcg47基因编码的蛋白改变；

14、其中，所述突变包括在水稻osabcg47基因上进行一个或多个核苷酸的取代、缺失和/或添加。

15、可选地，所述基因编辑的方法包括：

16、s1、根据水稻osabcg47基因的靶位点ⅰ设计crispr/cas9编辑载体；

17、s2、将crispr/cas9编辑载体通过农杆菌侵染进水稻植株，在水稻植株体内并随机在靶位点ⅰ的位置进行突变，然后根据设计的引物进行检测，筛选获得功能缺陷型突变的t0代阳性植株；

18、s3、将所述t0代阳性植株自交，筛选获得t1代纯合突变体植株，得到镉含量降低的水稻植株；

19、其中，所述靶位点ⅰ的核苷酸序列如seq id no：3所示；

20、所述引物的序列如seq id no：4和seq id no：5所示。

21、可选地，在步骤s2中，所述突变包括以下中的一种：

22、（a）使水稻osabcg47基因的靶位点ⅰ的序列的第17位到第18位的片段ca缺失；

23、（b）在水稻osabcg47基因的靶位点ⅰ的序列的第16位和第17位碱基之间插入碱基c。

24、本公开第六方面提供水稻osabcg47基因和/或水稻osabcg47基因编码的蛋白在调控水稻中镉积累和/或培育镉吸收含量降低的水稻品种方面的应用。

25、本公开第七方面提供第一方面所述的水稻osabcg47基因的突变体序列、第二方面所述的蛋白、第三方面所述的载体或第四方面所述的转化体调控水稻中镉积累和/或培育镉吸收含量降低的水稻品种方面的应用。

26、通过上述技术方案，本公开通过针对水稻osabcg47基因的核苷酸序列进行基因突变使该基因的功能丧失，进而使降低水稻中镉的积累；为培育镉吸收含量降低的水稻品种提供了基因资源和技术支持，为培育低镉品种和生产安全粮食提供了新方法和思路。本公开能够有效改善稻米中镉含量超标的问题，对解决粮食安全问题具有重要意义。也为进步一深入研究水稻中镉吸收、转运和积累的分子机制提供了技术支持。

27、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.水稻osabcg47基因的突变体序列，其特征在于，所述突变体序列由水稻osabcg47基因的核苷酸序列经过突变得到；所述突变包括在水稻osabcg47基因上进行一个或多个核苷酸的取代、缺失和/或添加；

2.根据权利要求1所述的突变体序列，其中，所述突变体序列选自以下序列中的至少一种：

3.权利要求1或2所述的突变体序列编码的蛋白，其特征在于，所述蛋白的氨基酸序列如seq id no：8和/或seq id no：9所示。

4.一种载体，其特征在于，所述载体是crispr/cas9编辑载体，所述载体插入有靶位点ⅰ，并产生如权利要求1或2所述的突变体序列；

5.一种转化体，其特征在于，所述转化体的宿主为基因工程菌；所述转化体中导入有靶位点ⅰ，或者，所述转化体中导入有权利要求4所述的载体；

6.一种降低稻米中镉含量的方法，其特征在于，该方法包括：通过对水稻osabcg47基因进行基因编辑使水稻osabcg47基因的核苷酸序列发生突变，并使osabcg47基因编码的蛋白改变；

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基因编辑的方法包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤s2中，所述突变包括以下中的一种：

9.水稻osabcg47基因和/或水稻osabcg47基因编码的蛋白在调控水稻中镉积累和/或培育镉吸收含量降低的水稻品种方面的应用。

10.权利要求1或2所述的水稻osabcg47基因的突变体序列、权利要求3所述的蛋白、权利要求4所述的载体或权利要求5所述的转化体在调控水稻中镉积累和/或培育镉吸收含量降低的水稻品种方面的应用。

技术总结
本公开涉及水稻OsABCG47基因的突变体序列及其在调控稻米镉积累方面的方法和应用。具体地，涉及水稻OsABCG47基因的突变体序列、突变体序列编码的蛋白、一种载体、一种转化体、一种降低水稻植株中镉积累的方法及其应用。本公开通过针对水稻OsABCG47基因的核苷酸序列进行基因突变使该基因的功能丧失，进而使降低水稻中镉的积累；为培育镉吸收含量降低的水稻品种提供了基因资源和技术支持，为培育低镉品种和生产安全粮食提供了新方法和思路。本公开能够有效改善稻米中镉含量超标的问题，对解决粮食安全问题具有重要意义。也为进步一深入研究水稻中镉吸收、转运和积累的分子机制提供了技术支持。

技术研发人员：屈蒙蒙,谭龙涛,陈彩艳
受保护的技术使用者：中国科学院亚热带农业生态研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/11/18