tae-miR9670在增强小麦耐镉胁迫中的应用

专利2025-04-08  35


本发明涉及生物,具体涉及tae-mir9670在增强小麦耐镉胁迫中的应用。


背景技术:

1、镉(cd)虽然不是生物必需的元素,但由于其高毒性,被普遍认为是最为危害的元素之一(nordberg, g.f., 2009. historical perspectives on cadmium toxicology.toxicol appl pharmacol 238, 192-200.)。近年来,受工业活动、使用含镉磷肥和不当的水肥管理等因素的影响,农业环境中的镉污染问题日益严重(wang, p., chen, h.,kopittke, p.m., zhao, f.j., 2019. cadmium contamination in agricultural soilsof china and the impact on food safety. environ pollut 249, 1038-1048.)。镉污染已成为当前研究的热点,旨在深入了解其影响,并制定有效策略来减轻其对农业生产和人类健康的负面影响。

2、microrna(mirna)是一类内源性的小rna分子,其长度通常在20-24个核苷酸之间,广泛存在于植物基因组中。mirna通过抑制靶基因的翻译或切割mrna来调控基因表达,在调节植物生长发育、信号传导以及应对各种环境胁迫中发挥着至关重要的作用(voinnet o.,2009. origin, biogenesis, and activity of plant micrornas. cell 136, 669-687.)。尤其是在植物响应重金属胁迫方面,mirna扮演着重要角色(srivastava, s.,suprasanna, p., 2021. micrornas: tiny, powerful players of metal stressresponses in plants. plant physiol biochem 166, 928-938.)。一些保守的mirna,如mir166、mir390、mir395、mir397和mir398,已被发现能够响应镉胁迫,并在不同植物物种中调节对镉的耐受性,但目前大多数研究集中在这些高度保守的mirna上(ding, y., gong,s., wang, y., wang, f., bao, h., sun, j., cai, c., yi, k., chen, z., zhu, c.,2018. microrna166 modulates cadmium tolerance and accumulation in rice. plantphysiol 177, 1691-1703.)。小麦作为世界主要的粮食作物之一,农田中镉的富集以及随之而来的小麦籽粒中镉的积累问题日益引起关注。因此,确定能够抑制小麦对镉吸收和积累的调控因子对于解决这一问题至关重要。目前,关于mirna在调控小麦耐镉胁迫反应中的作用,尤其是小麦中非保守的物种特异性mirna是否参与其中的具体机制仍然了解不多,需要进一步的深入研究和探索。


技术实现思路

1、本发明要求保护tae-mir9670在增强小麦耐镉胁迫中的应用。

2、第一方面,本发明要求保护tae-mir9670或其相关生物材料在如下任一中的应用:

3、(a1)增强小麦耐镉胁迫能力;

4、(a2)培育耐镉胁迫能力增强的小麦品种;

5、(a3)培育镉含量降低的小麦品种。

6、所述相关生物材料为所述tae-mir9670的前体或能够转录成所述tae-mir9670的dna分子或含有所述dna分子的表达盒、重组载体、重组菌或转基因细胞系。

7、第二方面,本发明要求保护tae-mir9670或其相关生物材料在如下任一中的应用:

8、(b1)在镉胁迫下促进小麦株高增高;

9、(b2)在镉胁迫下促进小麦根长伸长;

10、(b3)在镉胁迫下促进小麦鲜重增加;

11、(b4)在镉胁迫下促进小麦干重增加;

12、(b5)在镉胁迫下降低小麦中丙二醛含量;

13、(b6)在镉胁迫下降低小麦中镉含量;

14、在本发明的一个实施案例中,(b5)具体体现为在镉胁迫下降低小麦根和/或叶中丙二醛含量,(b6)具体体现为在镉胁迫下降低小麦根、旗叶、穗下节和/或籽粒中镉含量。下同。

15、所述相关生物材料为所述tae-mir9670的前体或能够转录成所述tae-mir9670的dna分子或含有所述dna分子的表达盒、重组载体、重组菌或转基因细胞系。

16、其中,(b1)-(b6)中所述促进或降低均是相对与野生型小麦而言的。下同。

17、第三方面,本发明要求保护促进tae-mir9670表达在如下任一中的应用:

18、(a1)增强小麦耐镉胁迫能力;

19、(a2)培育耐镉胁迫能力增强的小麦品种;

20、(a3)培育镉含量降低的小麦品种。

21、其中,所述促进tae-mir9670表达为促进tae-mir9670在小麦中的表达。

22、第四方面,本发明要求保护促进tae-mir9670表达在在如下任一中的应用:

23、(b1)在镉胁迫下促进小麦株高增高;

24、(b2)在镉胁迫下促进小麦根长伸长;

25、(b3)在镉胁迫下促进小麦鲜重增加;

26、(b4)在镉胁迫下促进小麦干重增加;

27、(b5)在镉胁迫下降低小麦中丙二醛含量;

28、(b6)在镉胁迫下降低小麦中镉含量。

29、其中,所述促进tae-mir9670表达为促进tae-mir9670在小麦中的表达。

30、第五方面,本发明要求保护如下任一方法:

31、方法i:一种增强小麦镉胁迫能力的方法,可包括如下步骤:使受体小麦中tae-mir9670表达量提高,从而实现增强小麦镉胁迫能力(与受体小麦相比)。

32、方法ii:一种培育耐镉胁迫能力增强的小麦品种的方法,可包括如下步骤:使受体小麦中tae-mir9670表达量提高,从而获得耐镉胁迫能力增强的小麦品种(与受体小麦相比)。

33、方法iii:一种培育镉含量降低的小麦品种的方法,包括如下步骤:使受体小麦中tae-mir9670表达量提高,从而获得镉含量降低的小麦品种。

34、第六方面,本发明要求保护如下任一方法:

35、方法iv:一种在镉胁迫下促进小麦株高增高和/或根长伸长和/或鲜重增加和/或干重增加的方法,包括如下步骤:使受体小麦中tae-mir9670表达量提高,从而实现在镉胁迫下促进小麦株高增高和/或根长伸长和/或鲜重增加和/或干重增加(与受体小麦相比)。

36、方法v:一种在镉胁迫下降低小麦中丙二醛含量和/或降低小麦中镉含量方法,包括如下步骤:使受体小麦中tae-mir9670表达量提高,从而实现在镉胁迫下降低小麦中丙二醛含量和/或降低小麦中镉含量(与受体小麦相比)。

37、在上述第五方面和第六方面中,使所述受体小麦中所述tae-mir9670表达量提高可通过向所述受体小麦中导入能够转录成所述tae-mir9670的dna分子实现。

38、其中,所述dna分子可通过重组载体的形式导入所述受体小麦中。

39、在本发明的一个实施案例中,在所述重组载体中启动所述dna分子转录的启动子为ubi启动子。

40、在上述各相关方面中,所述tae-mir9670的序列如seq id no.1所示(成熟mirna)。

41、在上述各相关方面中,所述tae-mir9670的前体如seq id no.2所示;所述dna分子如seq id no.3所示。

42、在上述各相关方面中,所述镉胁迫为cdcl2胁迫。在本发明的一个实施案例中,所述镉胁迫为浓度为350μm cdcl2胁迫(cdcl2在营养液中的终浓度)。在本发明的另一个实施案例中,所述镉胁迫为每kg土壤中含有10mg cdcl2。

43、在本发明的一个实施案例中,所述小麦为fielder小麦。

44、实验证明,与野生型小麦相比,tae-mir9670过表达小麦株系具有更强的耐镉胁迫能力。在镉胁迫下,与野生型小麦相比,tae-mir9670过表达小麦株系株高更高、根长更长、鲜重/干重更重、体内丙二醛含量更低、体内镉含量更低。本发明对于培育耐镉胁迫能力增强的小麦品种和培育镉含量降低的小麦品种具有重要意义。


技术特征:

1. tae-mir9670或其相关生物材料在如下任一中的应用:

2. tae-mir9670或其相关生物材料在如下任一中的应用:

3.促进tae-mir9670表达在如下任一中的应用:

4.促进tae-mir9670表达在在如下任一中的应用:

5.如下任一方法:

6.如下任一方法:

7.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于:使所述受体小麦中所述tae-mir9670表达量提高是通过向所述受体小麦中导入能够转录成所述tae-mir9670的dna分子实现的。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:所述dna分子是通过重组载体的形式导入所述受体小麦中的。

9. 根据权利要求1-8中任一所述的应用或方法,其特征在于:所述tae-mir9670的序列如seq id no.1所示。

10. 根据权利要求1-9中任一所述的应用或方法,其特征在于:所述tae-mir9670的前体如seq id no.2所示;或


技术总结
本发明公开了tae‑miR9670在增强小麦耐镉胁迫中的应用。本发明要求保护tae‑miR9670或其相关生物材料在如下任一中的应用:(A1)增强小麦耐镉胁迫能力;(A2)培育耐镉胁迫能力增强的小麦品种;(A3)培育镉含量降低的小麦品种。在镉胁迫下,与野生型小麦相比,tae‑miR9670过表达小麦株系株高更高、根长更长、鲜重/干重更重、体内丙二醛含量更低、体内镉含量更低。本发明对于培育耐镉胁迫能力增强的小麦品种和培育镉含量降低的小麦品种具有重要意义。

技术研发人员:李甜,郝晨阳,潘玉雪,黄以琳,姜奇彦
受保护的技术使用者:中国农业科学院作物科学研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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