[发明专利]提高砷胁迫水稻耐受性的microRNA基因及其应用

说明书

本发明公开了提高砷胁迫水稻耐受性的microRNA基因及其应用，主要涉及植物功能基因组学领域。包括提高水稻对砷胁迫耐受性的微小RNA即osa‑miR812q，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。该microRNA的前体基因在水稻中过量表达后，转基因株系在砷胁迫下的耐受能力明显高于野生型水稻。本发明的有益效果在于：在水稻体内过表达本发明的microRNA，能够显著提高水稻对砷胁迫的耐受性，缓解砷对水稻的毒害，降低砷在水稻中的积累，对提高水稻品质具有重大的意义，为培育耐受砷胁迫的水稻新品种提供了新的基因资源。

技术领域

本发明涉及植物功能基因组学领域，具体是提高砷胁迫水稻耐受性的microRNA基因及其应用。

背景技术

砷(Arsonism,As)是表土污染五大有害元素之一。近年来，采矿冶炼和含砷除草剂的使用加剧了土壤中砷的污染程度，中国土壤砷污染形势已相当严峻。

砷不仅影响土壤生态结构和功能，而且能抑制作物的生长发育，降低产量和品质。砷可通过食物链进入人体，作用于半胱氨酸残基导致酶和蛋白质构象畸变，并阻止二硫键生成，对人体具有强烈毒害作用，被列为I级致癌物。

水稻(Oryza sativa)对砷的吸收和积累能力远高于其他谷类作物，在缺氧的水稻土壤中，砷的主要存在形式为三价亚砷酸盐As(III)，其毒性比五价砷酸盐As(V)更强，水稻砷污染已成为人类砷暴露危害的主要途径之一。中国是世界水稻种植和消费第一大国，因此，提出避免水稻砷伤害的有效措施和提高砷胁迫下的抗性的有效方法，将对保障农作物生态安全和人民健康、促进农业可持续发展具有重要意义。

microRNA(miRNA)是一种内源性非编码小分子RNA，通过序列配对调控转录后或翻译水平的靶基因表达，从而调控植物生长发育、激素分泌、信号转导、器官形态建成等过程。microRNA作为细胞逆境应答的激活因子，在重金属、干旱和高温等环境胁迫应答中发挥着重要作用。

近年来，随着高通量芯片和测序技术的广泛运用，miRNA的大规模高通量鉴定得以实现，重金属逆境应答相关miRNA的发掘取得了一定进展。Ding等人(Y.Ding,Z.Chen andC.Zhu,Microarray-based analysis of cadmium-responsive microRNAs in rice(Oryzasativa),J.Exp.Bot.,2011,62,3563–3573)利用miRNA微阵列芯片和荧光定量PCR技术从水稻中筛选到了19个与镉胁迫应答相关的miRNA。Yu等人(L.J.Yu,Y.F.Luo,B.Liao,L.J.Xie,L.Chen,S.Xiao,J.T.Li,S.N.Hu and W.S.Shu,Comparative transcriptome analysis oftransporters,phytohormone and lipid metabolism pathways in response toarsenic stress in rice(Oryza sativa),New Phytol.,2012,195,97–112.)利用高通量测序鉴定获得36个砷胁迫下差异表达的水稻miRNA。因此，利用miRNA的遗传操作改良作物对重金属胁迫的耐性已成为一个可行的技术手段。