[发明专利]一种水稻硫氰酸酶编码基因OsRHOD1;2及其应用

说明书

本发明公开了一种水稻硫氰酸酶编码基因OsRHOD1；2及其应用。水稻硫氰酸酶基因OsRHOD1；2的应用，OsRHOD1；2基因可在提高水稻五价砷的还原效率，增强对五价砷的解毒能力，和/或显著降低植株地上部与根系砷的积累中应用。本发明通过大量实验发现了水稻中的砷酸盐还原酶基因OsRHOD1；2的生物功能，OsRHOD1；2超表达后，提高了水稻对As(V)的还原效率，同时水稻地上部与地下部的As(V)含量降低。超表达OsRHOD1；2显著降低水稻籽粒对As的积累。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，涉及一种水稻硫氰酸酶编码基因OsRHOD1；2及其应用。

背景技术

目前，环境中的重金属污染问题日益突出，其中耕地土壤砷(As)污染也日趋严重。水稻是重要的粮食作物，全球一半左右的人口以水稻为主要粮食作物。由于水稻对砷的富集，人们会通过日常饮食而受到砷的威胁(Meharg et al.,2009；Zhao et al.,2010)。因此解析水稻对As的吸收解毒机制以及通过基因工程技术开发降低水稻籽粒对As的积累的方法十分重要。在土壤中，砷在好氧条件与淹水条件分别以五价砷As(V)和三价砷As(III)的形态存在(Zhao et al., 2010)。As(III)主要通过水通道蛋白被水稻吸收(Ma et al.,2008)，在植物体内，As(III)可以被植物螯合肽(PCs)螯合并被转运到液泡中(Ha et al.,1999；Raab et al.,2005；Liu et al.,2010)或者直接被排出体外进行解毒。而As(V)主要通过磷酸盐转运蛋白被水稻吸收(Abedin et al.,2002；Wu et al.,2011；Kamiya et al.,2013)。吸收到植物体内的As(V)会被还原成As(III)进而被螯合或者排出体外进行解毒。在许多植物中发现砷主要以As(III)的形态存在，因此水稻体内As(V)向As(III) 的还原过程十分重要(Xu et al.,2007；Liu et al.,2010；Zhao et al.,2010)。

目前在水稻中参与植物体内As(V)还原的还原酶基因很少被报道。OsRHOD1；2基因在 Genbank中的登录号为NP_001052130，该基因与拟南芥中的砷还原酶基因AtHAC1的同源性为81％。本发明OsRHOD1；2基因在Genbank中被注释为硫氰酸酶(Rhodanese)。

发明内容

本发明的目的是提供水稻OsRHOD1；2的新应用。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种硫氰酸酶编码基因,序列如SEQ ID NO.1所示。

所述的硫氰酸酶编码基因的超表达载体，含有所述的硫氰酸酶编码基因。

所述的超表达载体，优选以pTCK303载体为出发载体，将所述的硫氰酸酶编码基因的开放阅读框序列连入Spe I及BamH I酶切位点间所得。

所述的硫氰酸酶编码基因在提高水稻五价As的还原效率，增强对五价As的解毒能力，和 /或显著降低水稻地上部与根系砷的积累中的应用。

所述的应用优选将所述的硫氰酸酶编码基因构建超表达载体，并导入水稻得到超表达该基因的水稻，在提高水稻五价As的还原效率，增强对五价As的解毒能力，和/或显著降低植株地上部与根系砷的积累中的应用。

所述的硫氰酸酶编码基因在降低旱作条件下水稻籽粒砷含量中的应用。

本发明所述的超表达载体在提高水稻五价As的还原效率，增强对五价As的解毒能力，和 /或显著降低水稻地上部与根系砷的积累中的应用。

所述的应用，将所述超表达载体导入水稻得到超表达该硫氰酸酶编码基因的水稻，在提高水稻五价As的还原效率，增强对五价As的解毒能力，和/或显著降低植株地上部与根系砷的积累中的应用。