[发明专利]水稻金属耐受蛋白OsMPT1及其编码基因和其RNA干涉片段

说明书

技术领域：

本发明属于生物基因工程领域，具体涉及水稻金属耐受蛋白OsMPT1及其编码基因和其RNA干涉片段。

背景技术：

水稻是世界上最重要的粮食作物之一，是我国第一大粮食作物。工业“三废”的排放造成巨大的环境污染，特别是重金属污染问题日益加剧，已成为危害人类社会的重要问题之一。在我国重金属污染较严重的地区，如珠三角、长三角等工业化程度高的地区以及采矿业发达的我国中部部分地区(如湖南的郴州、衡阳、永州、常德、株州等地)，都是以水稻为主要的粮食作物，这些地区生产的稻米经常会出现重金属超标的情况。过量的重金属在水稻的体内大量积累，不仅影响水稻产量、品质及整个农田生态系统，而且可通过食物链危及动物和人类的健康。研究水稻对重金属吸收转运的分子机制不仅对农业生产具有指导作用，而且对环境治理，为无公害稻米的生产技术创新提供科学依据。

MTP(Metal Tolerance Protein)是一类锌指蛋白，属于CDF(Cation Diffusion Facilitator)蛋白家族成员。CDF蛋白在细菌、真菌、植物、动物中广泛存在，这类蛋白的特征是均含有4-6个跨膜结构域，可能以二聚体或者多聚体的形式发挥作用；N末端有一标记性的氨基酸序列，而C末端则属于离子流结构域，用于结合并转运金属离子(P et al.Phylogenetic relationships within cation transporter families of Arabidopsis.Plant Physiol.2001.126(4)：1646-67)。其N末端和C末端都朝向细胞质一面，部分成员在其中两个跨膜区之间的细胞质面有组氨酸富含区域，该区域可能与金属离子的特异性结合有关。第一和第二跨膜区之间有一典型的SX(ASG)(LIVMT)2(SAT)(DA)(SGAL)(LIVFYA)(HDN)X3DX2(AS)结构(Paulsen IT et al.A novel family of ubiquitous heavy metal ion transport proteins.J.Membr.Biol.1997.156，99-103)。已有研究表明，CDF蛋白参与跨细胞质膜转运多种金属离子，包括Zn，Mn，Fe，Co，Ni，Cd等(Gaither，LA et al.Eukaryotic zinc transporters and their regulation.Biometals.2001.14，251-270)。在植物中，由于植物中CDF蛋白大多与植物对重金属的耐受性相关，因此也称为金属耐受蛋白(Metal Tolerance Protein，MTP)。

植物中最先分离鉴定的MTP是拟南芥AtMTP1(van der Zaal，BJ et al.Overexpression of a novel Arabidopsis gene related to putative zinc-transporter genes from animals can lead to enhanced zinc resistance and accumulation.Plant Physiol.1999.119，1047-1055)，由于该蛋白与拟南芥的Zn离子转运相关，且与人的Zn离子转运蛋白ZnT-1高度同源，因此最初命名为ZAT (zinc transporter of A.thaliana)。拟南芥中超表达AtMTP1基因能够提高拟南芥在合适的Zn浓度培养基上的生长量，并且在转基因株系的根中富集Zn。MTP蛋白定位于细胞囊泡膜上，通过将Zn转运于囊泡中，能够解除环境中富余的Zn对植物的毒害。拟南芥AtMTP1的T-DNA插入突变体对Zn超敏感(Kobae Y et al.Zinc transporter of Arabidopsis thaliana AtMTP1 is localized to vacuolar membranes and implicated in zinc homeostasis.Plant Cell Physiol.2004，45(12)：1749-1758)，这更进一步证明AtMTP1在转运和应答Zn过程中发挥重要的作用。