[发明专利]大豆铁代谢相关基因GmIMD的应用

说明书

本发明提供大豆铁代谢相关基因GmIMD的应用，所述应用至少包括提高植物对铁元素的利用率以及提高植物叶片叶绿素含量。本发明首次揭示了GmIMD基因的生物学功能，该基因是植物中参与铁代谢过程的一个基因，特别是在大豆发育过程中涉及铁含量调控。本发明为推动植物铁代谢的深入研究，以及培育铁高效利用优质大豆新品种提供宝贵的基因资源。

技术领域

本发明涉及生物技术和植物遗传育种领域，具体地说，涉及大豆铁代谢相关基因GmIMD的应用。

背景技术

铁在生物体的生命过程中起着很重要的作用，是生物体生存所必需的矿物质元素。虽然铁在地壳中含量丰富，但被生物体利用效率却非常低。豆科作物如大豆最易缺铁，因为铁是豆血红素和固氮酶的成分，植株缺铁使根瘤菌的固氮作用减弱，植株矮小，上部叶片脉间黄化，并有轻度卷曲，严重时新叶呈黄白色，叶缘附近出现许多褐色斑点，进而坏死。由于植物吸收和利用外源施加铁元素效率低的问题，为此目前还不能通过施肥来解决，只能靠植物自身吸收利用铁能力的提高来解决。因此，研究铁代谢与植物铁营养一直是目前农业界上一直讨论的热点而未有突破的问题。植物要完成正常的生长发育不仅需要从环境中吸收充足的铁，更需要铁在植物体内的高效转运和在各个器官中的合理分配从而使产量和品质得以提升，因此铁代谢相关基因的挖掘显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供大豆铁代谢相关基因GmIMD的应用。

本发明中，通过筛选大豆突变体库找到了一个与铁代谢相关的黄化突变体，经粗定位和精细定位最后将突变体目标基因定位在2号染色体的7.29Mb-7.46Mb之间，经测序分析获得了目标基因，将其命名为GmIMD(Glycine max iron metabolic disorder)。通过氨基酸同源性分析，该基因与拟南芥AtMFL1铁转运蛋白的氨基酸序列具有一定相似性。因此，推测GmIMD基因可能是一个铁转运蛋白。

基因GmIMD编码的蛋白质为如下(a)或(b)：

(a)由SEQ ID NO:2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

(b)SEQ ID NO:2所示序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等功能的由(a)衍生的蛋白质。

为了实现本发明目的，本发明提供大豆铁代谢相关基因GmIMD的以下任一应用：

1)提高植物对铁元素利用率中的应用；

2)提高植物叶片叶绿素含量中的应用；

3)在植物育种中的应用。

前述的应用包括：

i)使植物包含基因GmIMD；或者，

ii)使植物表达基因GmIMD。

本发明所述植物为单子叶植物或双子叶植物，优选大豆。

借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点及有益效果：

本发明首次揭示了GmIMD基因的生物学功能，该基因是植物中参与铁代谢过程的一个基因，特别是在大豆发育过程中涉及铁含量调控。本发明为推动植物铁代谢的深入研究，以及培育铁高效利用优质大豆新品种提供宝贵的基因资源。

附图说明

图1为本发明实施例1中野生型‘菏豆12’(HD12)叶片与Gmimd突变体叶片表型比较。

图2为本发明实施例2中Gmimd基因在大豆2号染色体上的定位结果。

图3为本发明实施例3中野生型‘菏豆12’叶片与Gmimd突变体叶片叶绿素含量比较。其中：Ca：叶绿素a；Cb：叶绿素b；Ca+b：叶绿素a+叶绿素b。

图4为本发明实施例4中野生型‘菏豆12’与Gmimd突变体叶片中含铁量比较结果。