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铁是人体不可缺少的微量元素，缺铁是世界上最普遍和广泛的营养匮乏症之一，全世界大概有1/3的人口（多以妇女和儿童为主），因缺铁而患有缺铁性贫血或者神经系统发育不良。目前缓解微量营养元素缺乏症的方法包括:推进平衡饮食，食物供应和添加。然而，铁是最难通过食物添加获得补充的元素，因为最易吸收和最易溶解的铁化合物如FeSO4其普及性低且适口性差，而溶解性差的铁化合物又很难被吸收。通过传统育种或转基因工程提高主要粮食作物中微量元素含量具有广阔前景。水稻是主要的粮食作物，通过转基因手段提高水稻种子中铁的含量具有重要的现实意义。 为寻找可以提高水稻铁含量的铁转运蛋白，同时通过多基因共转化以期达到提高水稻种子铁含量的目的，我们研究了水稻OsNramp3基因的功能，同时将水稻另外的两个铁转运相关基因OsIRT1，OsYSL2与OsNramp3三者组合以及分别与大豆的soyferH2组合共转化，研究它们对于水稻种子中铁含量的贡献。 OsNRAMP3是一个有12个跨膜结构域的膜蛋白，属于NRAMP家族。本研究通过水稻原生质体瞬时转化，分析它的亚细胞定位发现该基因定位于液泡膜;利用RT-PCR和real-time PCR等方法分析其在植物体中的组织分布，发现它在植物体各个组织部位都表达，在茎、叶和胚中表达量较高;在根部和地上部分均受缺铁诱导。进一步通过酵母单杂交实验验证该基因启动子区存在缺铁应答元件IDE1，可以与OsIDEF1调整因子识别并结合，说明该基因受OsIDEF1调控。同时酵母异源功能互补实验证实OsNramp3具有转运铁的能力。在水稻中过量表达该基因，导致水稻株高和总叶绿素含量的改变，推测极有可能是由于过量表达该基因造成植物体内部缺铁从而导致转基因植株中总叶绿素含量的下降。对过量表达株系的铁吸收和转运相关的基因进行表达差异分析发现，受缺铁诱导的基因OsIRT1，OsYSL15和OsYSL16等表达量升高，说明OsNramp3过量表达导致了植物体内部缺铁，结合OsNramp3定位于液泡膜的亚细胞分布特性我们推断铁是从细胞质被转运到液泡中。对4周转基因幼苗和成熟植株进行铁、锰、铜、锌含量测定，发现过量表达该基因能够提高缺铁情况下植株对金属离子铁、锰、铜、锌的耐受性，并且能够从营养器官中转运铁、铜和锌到种子。 为获得水稻种子铁营养富集的转基因品系，将具有转运铁功能的OsNramp3基因与其它基因共转化，目前已经构建了11个载体，进行相应的水稻遗传转化，对获得的基因再生植株进行相应的分子检测，检测呈阳性的株系进行金属离子含量测定。其中OsIRT1-OsNramp3，OsIRT1-OsYSL2和OsYSL2-OsNramp3过量表达株系种子中铁含量均有提高，最高倍数分别是对照的4.9倍，5.1倍和4.2倍;且它们的过量表达株系与单基因过量表达情况相比，铁含量提高的幅度更大，具有累积效应。另外的多基因聚合对水稻铁营养的影响还有待分析。还需继续将3个未构建好的植物表达载体进行构建，进行水稻遗传转化，获得足够的转基因株系后进行金属离子含量测定，然后分析铁转运蛋白单独和组合后对水稻铁含量的贡献。 综上，我们研究了水稻OsNramp3的定位及其功能，确定它可以转运铁、锌和铜到种子中。通过其与多个铁营养相关基因共转化，已获得部分铁含量提高的转基因材料，并进行了初步分析，其它的转基因工作还在进行中。