水稻OsABCB2基因的突变序列及其在调控稻米镉积累方面的方法和应用

本公开涉及水稻基因工程，具体地，涉及水稻osabcb2基因的突变体序列、突变体序列编码的蛋白、一种载体、一种转化体、一种降低水稻植株中镉积累的方法及其应用。

背景技术：

1、随着工业发展和资源的不合理利用，镉（cd）、铅（pb）、铬（cr）等金属污染日益严重，其中cd是对人体和环境危害最大的重金属。环境中的cd会通过植物根系吸收和大气沉降等方式被植物吸收储存，积累的cd不仅危害植物生长发育，还会通过食物链直接危害人类健康，引起骨质疏松、肝脏及免疫系统疾病。因此培育低镉积累作物是解决镉危害的重要途径。

2、水稻是世界上主要粮食作物之一，为人体提供能量和营养。由于水稻镉吸收能力较强并且容易向籽粒中转运积累镉，因此稻米是人体镉摄入的重要来源之一。水稻对镉的积累主要通过根部吸收，转运分配至地上部各组织及籽粒。研究发现有多种转运蛋白家族参与了水稻体内镉的吸收、转运与分配等，但水稻籽粒镉积累的分子机制研究还不清楚。

3、因此，解析水稻籽粒镉积累的分子机制，寻找能降低稻米镉含量的靶基因，培育低镉积累水稻，是解决镉危害人体健康的重要途径，具有重要的农业应用价值。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中稻米中镉超标的问题，本公开的目的是筛选能够使稻米中镉降低的基因和方法，以及培育镉吸收含量降低的水稻品种。

2、为了实现上述目的，本公开第一方面提供水稻osabcb2基因的突变体序列，所述突变体序列由水稻osabcb2基因的核苷酸序列经过突变得到；所述突变包括在水稻osabcb2基因上进行一个或多个核苷酸的取代、缺失和/或添加；

3、其中，所述水稻osabcb2基因的核苷酸序列如seq id no：1所示，所述水稻osabcb2基因编码的蛋白的氨基酸序列如seq id no：2所示。

4、可选地，所述突变体序列选自以下序列中的至少一种：

5、（1）在水稻osabcb2基因的核苷酸序列的第1100位和第1101位碱基之间插入碱基c得到的如seq id no：3所示的核苷酸序列；

6、（2）在水稻osabcb2基因的核苷酸序列的第1100位和第1101位碱基之间插入碱基a得到的如seq id no：4所示的核苷酸序列。

7、本公开第二方面提供第一方面所述的突变体序列编码的蛋白，所述蛋白的氨基酸序列如seq id no：5所示。

8、本公开第三方面提供一种载体，所述载体是crispr/cas9编辑载体，所述载体插入有靶位点，并产生如第一方面所述的突变体序列；

9、其中，所述靶位点核苷酸序列如seq id no：6所示。

10、本公开第四方面提供一种转化体，所述转化体的宿主为基因工程菌；所述转化体中导入有靶位点，或者，所述转化体中导入有第三方面所述的载体；

11、其中，所述靶位点核苷酸序列如seq id no：6所示。

12、本公开第五方面提供一种降低水稻植株中镉积累的方法，该方法包括：

13、通过对水稻osabcb2基因进行基因编辑使水稻osabcb2基因的核苷酸序列发生突变，并使osabcb2基因编码的蛋白改变；

14、其中，所述突变包括在水稻osabcb2基因上进行一个或多个核苷酸的取代、缺失和/或添加。

15、可选地，所述基因编辑的方法包括：

16、s1、根据水稻osabcb2基因的靶位点设计crispr/cas9编辑载体；

17、s2、将crispr/cas9编辑载体通过农杆菌侵染进水稻植株，在水稻植株体内并在靶位点的位置进行突变，然后根据设计的引物进行检测，筛选获得功能缺陷型突变的t0代阳性植株；

18、s3、将所述t0代阳性植株自交，筛选获得t1代纯合突变体植株，得到镉含量降低的水稻植株；

19、其中，所述靶位点的核苷酸序列如seq id no：6所示；

20、所述引物的序列如seq id no：7和seq id no：8所示。

21、可选地，在步骤s2中，所述突变包括以下中的一种：

22、（a）在水稻osabcb2基因的核苷酸序列的第1100位和第1101位碱基之间插入碱基c；

23、（b）在水稻osabcb2基因的核苷酸序列的第1100位和第1101位碱基之间插入碱基a。

24、本公开第六方面提供水稻osabcb2基因和/或水稻osabcb2基因编码的蛋白在调控水稻中镉积累和/或培育镉吸收含量降低的水稻品种方面的应用。

25、本公开第七方面提供第一方面所述的水稻osabcb2基因的突变体序列、第二方面所述的蛋白、第三方面所述的载体或第四方面所述的转化体在调控水稻中镉积累和/或培育镉吸收含量降低的水稻品种方面的应用。

26、通过上述技术方案，本公开通过针对水稻osabcb2基因的核苷酸序列进行基因突变使该基因的功能丧失，进而使降低水稻中镉的积累；为培育镉吸收含量降低的水稻品种提供了基因资源和技术支持，为培育低镉品种和生产安全粮食提供了新方法和思路。本公开能够有效改善稻米中镉含量超标的问题，具有重要的农业应用价值。

27、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.水稻osabcb2基因的突变体序列，其特征在于，所述突变体序列由水稻osabcb2基因的核苷酸序列经过突变得到；所述突变包括在水稻osabcb2基因上进行一个或多个核苷酸的取代、缺失和/或添加；

2.根据权利要求1所述的突变体序列，其中，所述突变体序列选自以下序列中的至少一种：

3.权利要求1或2所述的突变体序列编码的蛋白，其特征在于，所述蛋白的氨基酸序列如seq id no：5所示。

4.一种载体，其特征在于，所述载体是crispr/cas9编辑载体，所述载体插入有靶位点，并产生如权利要求1或2所述的突变体序列；

5.一种转化体，其特征在于，所述转化体的宿主为基因工程菌；所述转化体中导入有靶位点，或者，所述转化体中导入有权利要求4所述的载体；

6.一种降低水稻植株中镉积累的方法，其特征在于，该方法包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述基因编辑的方法包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在步骤s2中，所述突变包括以下中的一种：

9.水稻osabcb2基因和/或水稻osabcb2基因编码的蛋白在调控水稻中镉积累和/或培育镉吸收含量降低的水稻品种方面的应用。

10.权利要求1或2所述的水稻osabcb2基因的突变体序列、权利要求3所述的蛋白、权利要求4所述的载体或权利要求5所述的转化体在调控水稻中镉积累和/或培育镉吸收含量降低的水稻品种方面的应用。

技术总结本公开涉及水稻OsABCB2基因的突变序列及其在调控稻米镉积累方面的方法和应用。具体地，涉及水稻OsABCB2基因的突变体序列、突变体序列编码的蛋白、一种载体、一种转化体、一种降低水稻植株中镉积累的方法及其应用。本公开通过针对水稻OsABCB2基因的核苷酸序列进行基因突变使该基因的功能丧失，进而使降低水稻中镉的积累；为培育镉吸收含量降低的水稻品种提供了基因资源和技术支持，为培育低镉品种和生产安全粮食提供了新方法和思路。本公开能够有效改善稻米中镉含量超标的问题，具有重要的农业应用价值。技术研发人员：屈蒙蒙,谭龙涛,陈彩艳受保护的技术使用者：中国科学院亚热带农业生态研究所技术研发日：技术公布日：2024/11/4