[发明专利]水稻水通道蛋白编码基因OsNIP1；1的应用

说明书

本发明公开了水稻水通道蛋白编码基因OsNIP1；1的应用。一种水通道蛋白编码基因OsNIP1；1，Genbank中的登录号为AB856419。该基因可在减少水稻中柱部分三价As的浓度，减少三价As向木质部装载，和显著降低水稻地上部与籽粒砷的积累中的应用。本发明通过大量实验发现了水稻中的水通道蛋白编码基因OsNIP1；1的生物功能，该基因超表达后，降低了水稻地上部的As含量。超表达该基因显著降低水稻叶片、种壳和籽粒中As的积累。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，涉及水稻水通道蛋白编码基因OsNIP1；1的应用。

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，稻米占我国人口膳食砷摄入的60％(Li et al.2009)。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)主要通过硅酸转移蛋白Lsi1和Lsi2被水稻根部吸收(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；Raabet 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(Wang et al.,2016；Wu et al., 2011；Kamiya et al.,2013)。吸收到植物体内的As(V)会被硫氰酸酶家族基因还原成As(III)(Chao et al.,2014；Sanchez-Bermejo et al.,2014；Shi et al.,2016；Xu et al.,2017)，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(III)的运输过程十分重要。

植物水通道蛋白(NIPs)不仅可以高效转运水分子,还可作为一种离子选择性透过膜有效介导其他小分子物质、营养元素以及金属离子的运输。小麦和拟南芥的水通道蛋白能通透 NH⁴⁺/NH^3-(Holm et al.,2005)；西葫芦的水桶单蛋白NIP1能够转运尿素(Klebl etal.,2003)；一些NIPs除了通透水外,拟南芥AtNIP5；1和AtNIP6；1,水稻OsNIP2；1(Lsi1)还可双向转运亚砷酸盐(Ma et al.,2008；Bienert et al.,2008)。目前在水稻中参与植物体内As(III)运输的水通道蛋白基因除Lsi1外很少被报道,但Lsi1与本发明OsNIP1；1基因的相似度并不高。OsNIP1；1基因在Genbank中的登录号为AB856419。本发明OsNIP1；1基因在Genbank中被注释为类NOD26 的水通道蛋白(NOD26-like intrinsic protein)。

发明内容

本发明的目的是提供水稻水通道蛋白编码基因OsNIP1；1的表达载体。

本发明的目的是提供水稻水通道蛋白编码基因OsNIP1；1的应用。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种水通道蛋白编码基因OsNIP1；1，Genbank中的登录号为AB856419。

所述的水通道蛋白编码基因的超表达载体，含有所述的水通道蛋白编码基因。

所述的超表达载体，优选以pTCK303载体为出发载体，将所述的水通道蛋白编码基因的开放阅读框序列插入出发载体Spe I及Kpn I酶切位点间所得。

所述的水通道蛋白编码基因OsNIP1；1在减少水稻根中三价砷向木质部装载，和显著降低水稻地上部与籽粒砷的积累中的应用。