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玉米锌铁调控转运体ZmZIPs基因及其应用

  • 发布时间: 2024-12-24
预算 双方协商
基本信息
成果方:河北农业大学
合作方式:技术转让
成果类型:发明专利,
行业领域
农业技术
成果描述

本发明公开了玉米锌铁调控转运体ZmZIPs基因及其应用。本发明从玉米中分离得到5个锌铁调控转运体ZmZIPs基因,其cDNA序列分别选自SEQ ID No.1、SEQ ID No.3、SEQ ID No.5、SEQ ID No.7或SEQ ID No.9所示的核苷酸序列。亚细胞定位表明,这些基因所编码的锌铁调控转运体定位在细胞的质膜与内质网。酵母互补实验表明,本发明所分离的5个ZmZIPs基因均具有锌铁转运功能。本发明ZmZIPs基因对于调控植物吸收、转运和储存锌铁的能力,促进胚和胚乳的发育、成熟,增加作物种子中锌铁含量等方面具有重要的应用前景。

应用范围
锌和铁是生物体所必需的微量元素,在植物的生长发育过程中有着重要作用(Wintz H,Fox T,Wu YY,et al.Expression profiles of Arabidopsis thaliana in mineral deficiencies reveal novel transporters involved in metal homeostasis.The Journal of biological chemistry2003,278(48):47644-47653.)。锌是生物体300多种酶和重要蛋白质的结构辅助因子(Haydon MJ,Cobbett CS.A novel major facilitator superfamily protein at the tonoplast influences zinc tolerance and accumulation in Arabidopsis.Plant physiology2007,143(4):1705-1719.)。锌不仅参与机体的各种代谢,在生物膜稳定和基因表达调控等生理机能中也担负着重要的角色(Mathews WR,Wang F,Eide DJ,et al.Drosophila fear of intimacy encodes a Zrt/IRT-like protein(ZIP)family zinc transporter functionally related to mammalian ZIP proteins.The Journal of biological chemistry2005,280(1):787-795.)。适量增加植物体内锌的含量可提高作物产量,而锌的缺乏会导致叶绿素、脂质、蛋白、质膜的氧化破坏,植物体内锌离子的过度积累又会对植物产生毒害。
铁在细胞呼吸、光合作用和金属蛋白的催化反应过程中发挥重要作用,是重要的电子传递体,因此,铁元素在原核和真核生物的生命活动中具有不可替代的功能。另外,3+ 2+
细胞内过高的Fe /Fe 氧化还原势会导致超氧化合物的产生,对细胞造成伤害(Briat JF,Lebrun M.Plant responses to metal toxicity.Comptes rendus de l'Academie des sciences Serie III,Sciences de la vie1999,322(1):43-54.)。因此,严格控制植物体内金属离子的平衡是至关重要的。


前景分析

玉米(Zea mays)是中国重要的粮食、饲料和经济作物,增加玉米籽粒中锌、铁等微量元素的含量,对提高饮食或饲料利用效率、促进经济的发展及人体健康尤为重要。目前,已知许多转运蛋白参与了植物体内锌铁离子平衡网络系统,其中ZIP(Zinc-regulated transporters,Iron-regulated transporter-like proteins,ZIP)基因家族对锌、铁等二价金属离子的吸收、运输和储存起着重要作用,在拟南芥、水稻、大麦、大豆上,已报道了一些有关ZIP家族基因的研究,但对ZIP家族基因在植物体内具体的作用机制尚未完全了解,而关于玉米的ZIP家族基因的研究报道较少。了解Zn 、Fe 在玉米中的吸收、运输方式,分布规律和调节机制,将有助于改善玉米在锌、铁缺乏的环境中的生长发育,为进一步揭示玉米中ZIP家族基因的作用机理奠定基础,为玉米锌、铁高效转基因育种提供候选基因,也为人类锌铁营养提供良好的基础。

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    河北省保定市灵雨寺街289号

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