OsNramp5突变体及其相关产品和应用的制作方法

本发明涉及植物育种领域，尤其涉及osnramp5突变体及其相关产品和应用。

背景技术：

1、镉(cd)是一种非必需的重金属，对几乎所有生物都有毒。镉的生物半衰期较长，从10年到30年不等，随着年龄的增长在人体内积累的镉即使在低水平慢性接触下也会对身体造成严重的健康风险。持续摄入cd可导致慢性肾脏毒性、“痛痛病”、癌症和其他健康问题。随着工业化、城市化和经济全球化的快速发展，重金属镉污染已成为全球范围内的一个严重问题。在我国，污泥灌溉是土壤中镉的主要来源，严重影响作物的产量、品质和营养。空气中镉的主要来源是工业废气、车辆废气和颗粒物的排放，大气沉降对农业土壤造成扰动，在工矿区、公路和铁路周围更为严重。由于金属开采和冶炼废物处理不当，包括镉在内的重金属通过排水和降雨进入土壤和环境，从而污染稻田。

2、大米是世界上一半以上人口的重要主食，世界上约90％的大米产在亚洲。水稻具有富集重金属镉的习性，是吸收镉能力最强的谷物，受到土壤、空气、排水等综合影响，使得大米镉污染比较严重。调查显示，来自亚洲的水稻谷物样品中cd的平均浓度高于来自欧洲、中东和北美的水稻谷物样品。因此，控制稻米籽粒中镉的积累对人们的食品安全和健康具有重要意义。

3、osnramp5是水稻根部细胞参与吸收二价金属阳离子的主要转运蛋白，主要吸收mn2+、cd2+和fe2+，同时负责这些离子从根部向地上部的运输，其表达受根部表皮、外皮层、皮层外层及木质部周围组织的限制。研究表明，突变体osnramp5所编码的缺陷转运蛋白显著降低了根系对镉的吸收，导致秸秆和籽粒中镉含量的显著降低，如cn 115961075 a公开了水稻osnramp5突变体及其筛选方法与应用，其在7号染色体缺失12个碱基，在镉含量为0.217mg/kg的土壤中种植含突变体8612-12的植株，发现根、根、茎、叶以及成熟种子的镉含量比正常华恢降低；cn114014919b公开了水稻osnramp5突变体及其筛选方法和应用，其在7号染色体的內显子缺失6个碱基，在镉含量为0.98mg/kg的土壤中种植含突变体，结果发现成熟种子的镉含量比野生日本天晴降低了90％以上；cn110804676a公开了水稻osnramp5-18突变型基因及其鉴定方法、鉴定用kasp分型引物及应用，其缺失18个bp的碱基，通过回交4代后，在镉含量为2mg/kg的土壤中种植4周，发现镉含量降低。

4、因此，创制镉低积累水稻种质资源，选育低镉积累水稻品种是解决镉污染稻田实现安全生产的最根本、最经济的办法。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供osnramp5突变体及其相关产品和应用，实现对诱变群体中osnramp5等位基因变异的精准化识别与高通量筛选，得到含osnramp5突变体的水稻的株高、有效穗数、结实率、千粒重均优于野生型水稻，且种子中镉含量显著降低，有利于创制低镉积累水稻品种。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。

3、本发明的目的之一在于提供osnramp5突变体，所述osnramp5突变体的核苷酸序列包含如seq id no.1或如seq id no.2所示序列。

4、本发明的目的之二在于提供与如所述的osnramp5突变体相关的生物材料，包括如下任一种：

5、a)含有如上文所述osnramp5突变体的编码核苷酸的重组表达载体；

6、b)含有如上文所述osnramp5突变体的编码核苷酸的生物工程菌，或含有a)所述的重组表达载体的生物工程菌；

7、c)编码如上文所述osnramp5突变体的核苷酸。

8、本发明的目的之三在于提供如上文所述的osnramp5突变体或如所述的生物材料在提高水稻对重金属耐受性或降低水稻重金属积累中的应用。

9、本发明的目的之四在于提供如上文所述的osnramp5突变体或如所述的生物材料在培育对重金属耐受性高水稻中的应用。

10、本发明的目的之五在于提供一种提高水稻对重金属耐受性或降低水稻重金属积累的方法，向水稻中导入如上文所述的突变体或如上文所述的生物材料。

11、本发明的目的之六在于提供一种转基因水稻的培育方法，向水稻中导入如上文所述的突变体或如上文所述的生物材料，培育，得到所述的转基因水稻。

12、本发明的目的之七在于提供一种基于多重pcr检测osnramp5突变体的方法，包括如下步骤：

13、1)提取水稻样本基因组dna；根据野生型水稻osnramp5基因设计引物；

14、2)采用所述的引物对所述的基因组dna进行多重pcr扩增，得到扩增文库；

15、3)对所述扩增文库进行鉴定分析，鉴定是否存在所述的osnramp5突变体。

16、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

17、本发明采用辐射诱变加快了植物基因组变异率，在经诱变后的植物m2代的苗期运用高通量分子筛选技术从辐射诱变群体中检测osnramp5等位基因的变异，提高了对osnramp5突变体筛选的效率和精准率。本发明筛选出2个osnramp5突变体，第一个突变体osnramp5突变型基因相比r498水稻的osnramp5基因序列，包含有以下碱基缺失段，即：在该基因第13外显子8935306位置(rap_locus)存在[g/-]1个bp的移码缺失突变，导致终止密码子丢失，引起终止密码子突变涉及后移216bp碱基，涉及转录72个氨基酸。第二个突变体osnramp5突变型基因相比r498水稻的osnramp5基因序列，包含有以下碱基缺失段，即：在该基因第7外显子8939534-8939541位置(rap_locus)存在[agaaactc/-]8个bp的移码缺失突变，相比野生型水稻，2个osnramp5突变体植物的种子中镉含量显著降低。

18、本发明的水稻osnramp5突变体，为低镉积累水稻品种的选育提供基因种质资源。

技术特征：

1.osnramp5突变体，其特征在于，所述osnramp5突变体的氨基酸序列包含如seq idno.3或如seq id no.4所示序列。

2.与如权利要求1所述的osnramp5突变体相关的生物材料，其特征在于，包括如下任一种：

3.如权利要求2所述的生物材料，其特征在于，所述核苷酸序列包含如seq id no.1或如seq id no.2所示序列。

4.如权利要求1所述的osnramp5突变体或权利要求2或3所述的生物材料在提高水稻对重金属耐受性或降低水稻重金属积累中的应用。

5.如权利要求1所述的osnramp5突变体或权利要求2或3所述的生物材料在培育对重金属耐受性高水稻中的应用。

6.如权利要求4-5任一项所述的应用，其特征在于，所述应用还包括提高水稻株高、有效穗数和结实率中的一种或多种；

7.一种提高水稻对重金属耐受性或降低水稻重金属积累的方法，其特征在于，向水稻中导入如权利要求1所述的突变体或如权利要求2或3所述的生物材料。

8.一种转基因水稻的培育方法，其特征在于，向水稻中导入如权利要求1所述的突变体或如权利要求2或3所述的生物材料，培育，得到所述的转基因水稻。

9.一种基于多重pcr检测osnramp5突变体的方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述引物的序列为seq id no.5～seq idno.42所示序列。

技术总结
本发明公开了OsNramp5突变体及其相关产品和应用。OsNramp5突变体的氨基酸序列包括如SEQ ID NO.3或如SEQ ID NO.4所示序列。本发明筛选出2种OsNramp5突变体，含有OsNramp5突变体的水稻的株高、有效穗数、结实率、千粒重均优于野生型水稻，且种子中镉含量显著降低，能为低镉积累水稻品种的选育提供基因种质资源。

技术研发人员：杨震,张莉,张逸妍,张勇,张渊海,彭妙,吕思维,彭选明,余应弘
受保护的技术使用者：湖南省核农学与航天育种研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1