OsCSG1基因在提高水稻苗期镉胁迫耐受性的用途

本发明属于生物，具体涉及oscsg1基因在提高水稻苗期镉胁迫耐受性中的用途。

背景技术：

1、镉(cadmium，cd)是一种非必需的金属元素，也是毒性最强的重金属之一。土壤镉污染的重要来源是采矿、冶炼和燃料燃烧产生的大气沉降物、磷肥和污水污泥。镉在土壤中主要以高水溶性的二价阳离子形式存在，并依赖于其它金属离子通道蛋白(mn2+、zn2+、fe2+、ca2+等)的吸收进入植物体内，通过生物放大作用经食物链传递给人类。水稻(oryza satival.)作为主要的粮食作物，在全球粮食生产和供应中具有重要的战略地位，也是受农田污染影响比较重的作物。因此，如何避免镉污染对人体的损害是目前亟待解决的问题。

2、植物已经发展出各种防御机制来应对镉暴露诱导的活性氧(ros)，以维持内部氧化还原平衡，增强对镉的耐受性和解毒能力抗氧化系统(包括酶和非酶抗氧化剂)、渗透液的积累、细胞壁对镉的固定化和液泡区室化都参与了植物对镉的耐受机制。研究表明，不同耐镉水稻品种的细胞壁对镉的亲和力和液泡固存不同，亚细胞分布也与镉耐受性密切相关。然而，不同水稻品系对镉的耐受机制差异仍有待详细研究。

3、因此，研究水稻对镉的响应而采取的解毒策略(阻止和耐受)，对于解析水稻的耐镉机制，以及培育新型耐镉及低积累的水稻品种，对于我国水稻生产和粮食安全具有重大意义。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题为：提供一种提高水稻苗期镉耐受性的方法。

2、本发明的技术方案为：水稻oscsg1基因在调控水稻镉耐受性上的应用，所述水稻oscsg1基因的cds序列如seq id no.1所示。

3、进一步地，通过敲除水稻oscsg1基因，从而提高水稻镉耐受性。

4、一种培育镉耐受水稻的方法，通过基因编辑技术敲除水稻oscsg1基因，从而获得镉耐受水稻株系，所述水稻oscsg1基因的cds序列如seq id no.1所示。

5、进一步地，所述通过基因编辑技术敲除水稻oscsg1基因的方法为：构建靶向水稻oscsg1基因靶序列的crispr-cas9编辑载体，通过农杆菌将编辑载体转入水稻中进行遗传转化，获得水稻oscsg1基因敲除的水稻株系。

6、进一步地，所述靶序列的核苷酸如seq id no.7或seq id no.8所示。

7、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

8、1.通过系统研究，首次公开了利用crispr-cas9基因编辑技术敲除日本晴水稻中的oscsg1基因，在镉胁迫环境下，增强苗期水稻的镉耐受性。用5μm氯化镉(cdcl2)进行镉胁迫处理，与野生型相比，两个oscsg1基因敲除转基因株系的根长分别是野生型根长的1.7倍和2.7倍；其中一个株系的根数也较野生型增加18％。

9、2.本发明首次公开了水稻oscsg1基因敲除转基因株系，在5μm氯化镉胁迫处理条件下，与野生型相比，其根部镉含量增加80％～140％，但是地上部的镉含量没有任何差异。盆栽并镉胁迫条件下，籽粒中的cd含量与野生型中的没有差异，且含量都在2mg/kg之下，均没有超标。

10、3.本发明首次公开了水稻oscsg1基因敲除转基因株系，在5μm氯化镉胁迫处理条件下，根细胞可溶性部分的镉含量增加92.0％-112.5％，细胞壁和细胞器中的镉含量分别增加38.1％-65.2％和18.9％-24.9％。

11、4.本发明首次公开了水稻oscsg1基因敲除转基因株系，胁迫处理条件下，其根中的过氧化氢含量下降，抗氧化系统中的过氧化氢酶(cat)活性也比处理前升高49％-138％，而野生型中过氧化氢酶的活性下降20％。

12、5.本发明中的水稻oscsg1的基因敲除株系不会影响水稻中其他金属离子的平衡，在镉胁迫下，其他金属元素锰，铁，铜，锌的含量，在地上部和根部的含量在oscsg1基因敲除转基因水稻株系野生型之间没有差异。

13、6.本发明说明可将oscsg1的基因用于水稻耐镉的遗传改良的培育。

技术特征：

1.水稻oscsg1基因在调控水稻镉耐受性上的应用，所述水稻oscsg1基因的cds序列如seq id no.1所示。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，通过敲除水稻oscsg1基因，从而提高水稻苗期对镉胁迫的耐受性。

3.一种培育耐镉水稻的方法，其特征在于，通过基因编辑技术敲除水稻oscsg1基因，从而获得苗期耐镉的水稻株系，虽然根中的镉含量比野生型高，但是地上部和籽粒中的镉含量与野生型无明显差异；所述水稻oscsg1基因的cds序列如seq id no.1所示。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过基因编辑技术敲除水稻oscsg1基因的方法为：构建靶向水稻oscsg1基因靶序列的crispr-cas9编辑载体，通过农杆菌将编辑载体转入水稻中进行遗传转化，获得水稻oscsg1基因敲除的水稻株系。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述靶序列的核苷酸如seq id no.7或seqid no.8所示。

技术总结本发明公开了OsCSG1基因在提高水稻苗期镉胁迫耐受性中的用途，所述水稻OsCSG1基因的CDS序列如SEQ ID No.1所示。通过利用CRISPR‑Cas9技术在水稻中敲除OsCSG1基因，在镉污染环境下可以显著提高水稻苗期对镉胁迫的耐受性，成株期水稻籽粒中镉含量与野生型差异不显著，而且镉含量也不超标；其他金属元素，包括铁锰铜锌的含量均没有显著变化。为培育适应镉污染区的水稻新品种提供了方向。技术研发人员：孟丽君,梁闪闪,梁云涛,叶国友,邹文莉,栾维江,徐志健,谢植干受保护的技术使用者：广西壮族自治区农业科学院技术研发日：技术公布日：2024/9/2