本技术涉及水稻GDSL脂肪酶基因OsHGZ1的突变体,该突变体通过EMS诱变技术获得,其195位氨基酸发生变异。该突变体的应用在于提高水稻籽粒中的锌含量,具有重要的农业价值和营养改善潜力。
背景技术
锌(Zinc,Zn)是植物和动物必需的微量营养元素,主要存在海产品和动物内脏中,其他食物中锌含量很少,在许多蛋白质中起着结构和催化作用,并参与多种生理和生化过程。锌在人体内含量极少,约2g,但对人体生命与健康起到非常重要的作用。由于缺锌土壤在全球范围内普遍存在,这是数百万公顷耕地作物生产的一个限制因素,特别是在碱性土壤中,所以作物和人类缺乏锌是一个影响作物生产力和人类健康的严峻问题。
水稻是世界上一半人口的主食,是依赖水稻的人们的主要膳食锌来源,但水稻不能为人体提供足够的Zn。其中包含两个原因:一是50%的稻田土壤缺锌;二是糙米中40%的Zn在大米精加工中损失。在以稻米为主食的国家中,平均每人每年的稻米消费量为62~190kg,即微量元素营养不良在以谷物为主食的发展中国家和欠发达国家地区非常普遍。因此,提高稻米锌的含量对改善人体健康十分重要。
培育富含锌元素的新品种是提高稻米锌含量的一种有效方法。但是由于稻米的锌含量除受遗传控制外,还受到环境因素的影响,导致水稻锌营养育种进展缓慢。李志刚等人研究发现,稻米中的锌含量随环境中的锌含量增加而增加,但是当环境供锌达到一定水平后,稻米锌含量的提高就并不明显。郑小林等的研究认为向籽粒运输分配锌的能力是影响籽粒锌含量的关键。安徽省农科院水稻所从IRRI引进的水稻种质中筛选了一个富锌种质,即IR68144-213-2-2-3(S5),其锌含量达到352.61mg/kg。宋文昌研究发现黑米中含锌量高达109.7mg/kg,比普通大米高2~4倍。
GDSL酯酶/脂肪酶蛋白是广泛分布于植物、动物和微生物中的水解酶。有关植物GDSL脂肪酶家族的研究开展研究相对较晚,但由于其特殊结构及多功能的特点,植物GDSL脂肪酶类也逐渐获得关注和研究。越来越多的研究表明GDSL酶类在植物的油料种子代谢、逆境胁迫、响应植物激素、角质层或其他器官形态建成等多个生理过程中均起着重要作用。
而在目前针对的水稻OsHGZ1基因研究发现,完全敲除OsHGZ1基因后使得植株不育,且GDSL脂肪酶基因对水稻性状的调控仍缺乏研究。
实现思路