[發(fā)明專利]棗樹金屬硫蛋白基因及其在處理重金屬污染中的應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910074939.1
• 申請日: 2009-07-15
• 公開（公告）號: CN101781653A
• 公開（公告）日: 2010-07-21
• 發(fā)明（設計）人: 曹秋芬;孟玉平;王振華;馬青蘭;韓彩云;王帆
• 申請（專利權）人: 山西省農業(yè)生物技術研究中心
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/825;C12N15/70;A62D3/02;A62D101/43;C12R1/19
• 代理公司: 山西太原科衛(wèi)專利事務所 14100
• 代理人: 朱源;王瑞玲

技術領域

本發(fā)明涉及基因工程技術領域，具體為一種棗樹金屬硫蛋白基因及其在處理重金屬污染 中的應用。

背景技術

水體和土壤是人類生態(tài)環(huán)境的重要組成部分，也是人類賴以生存的主要自然資源。但是 隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)廢物、礦泥廢物、城市廢水、放射性廢物、采礦廢物等環(huán)境 廢物中含有大量的重金屬，如鎘、汞、鉛等，它們進入環(huán)境后不能被生物降解，大都參與食 物鏈循環(huán)，并最終在生物體內累積，破壞生物體正常生理代謝活動，嚴重影響周圍環(huán)境和人畜 健康。迄今為止，重金屬污染已經成為世界各國環(huán)境污染的重要來源之一。如何有效地處理 重金屬污染，回收貴重金屬，盡快實施重金屬超標排放-達標排放-零排放的技術轉型，已 經成為當前保護環(huán)境、節(jié)省資源的必經之路。

目前對重金屬污染的治理沒有特別有效的方法，除對工廠減少重金屬排放的治理外，尚 無能力對污染區(qū)進行精細的處理。對于土壤的重金屬污染國際上通常采用工程、農業(yè)、改良 和生物等措施進行重金屬污染的治理；而對于含重金屬廢水傳統(tǒng)的處理方法主要有化學沉淀 法、化學氧化還原法、電解法、吸附法、電滲析發(fā)、反滲透法等，這些方法在一定條件下有 效，但都存在各自的優(yōu)缺點。例如化學沉淀法雖易快速的除去大量金屬離子，但容易形成二 次污染。離子交換法盡管操作簡單，但需要一定的條件效果才好，而且離子交換樹脂選擇交 換性能不好、價格昂貴。

與傳統(tǒng)的處理方法相比，生物吸附法以其廣闊的應用前景和較好的環(huán)境、社會效益引起 了人們的注意。所謂生物法一般是指利用自然界中的植物、微生物(如細菌、真菌、酵母菌、 藻類等)，經一定的馴化培養(yǎng)后，形成一些能夠吸收、吸附被污染土壤和水中的重金屬離子， 從而達到治理目的。研究表明，有許多植物能夠在重金屬污染的土壤上生長，其根、莖、葉 中含有高濃度的重金屬元素；很多細菌、藻類、真菌等微生物對金屬離子有很強的吸附能力。 與傳統(tǒng)化學、物理方法相比，生物法處理被污染的土壤、廢水具有經濟、高效且無害化等優(yōu) 點，尤其在處理低濃度重金屬污染的土壤、廢水中更顯示了其相當?shù)膬?yōu)勢。

然而從自然界直接篩選出的耐重金屬植物一般生物量少，難以直接應用于治理污染土 壤；選出的微生物也往往對重金屬離子的富集效率低、對環(huán)境的適應力差，不利于生物吸附 的工程應用。近年來隨著分子生物技術的飛速發(fā)展，人們已能按自己的意愿改造微生物，選 育性能優(yōu)良的菌株。運用基因工程技術構建具有超強富集能力及高選擇性的基因重組微生 物，已成為重金屬廢水生物處理和重金屬資源合理利用的新的發(fā)展方向。

當前利用生物法處理重金屬污染土壤、廢水的焦點多集中在克隆一些新的基因，構建新 型基因工程菌和轉基因植物上，即通過對微生物進行微觀研究，確定其吸附重金屬的機理和 結合重金屬的位點，然后運用基因工程技術，將具有吸附性能的基因轉入生物量大的植物體 內或者克隆到同源或異源的微生物中，以此來提高微生物與重金屬離子的親和力、增強微生 物對目標重金屬離子的選擇性。

金屬硫蛋白(Metallothionein，簡稱MT)是一類廣泛存在于生命體中的富含半胱氨酸、 能被重金屬誘導的低分子量金屬結合蛋白，其疏基含量豐富，并在參與金屬離子的運輸和供 給、減除金屬離子的解毒、維持細胞內環(huán)境的穩(wěn)態(tài)等方而起重要作用。早在1957年，Margoshes 和Vallee在研究重金屬錫的生物學功能時，從馬腎的細胞中分離首次分離出了動物MT。而植 物金屬硫蛋白的研究起步較晚，Casterline和Barnett于1977年從大豆根中首次發(fā)現(xiàn)了植物MT， 接著第一個植物MT蛋白小麥胚乳Ec蛋白被分離出來，以后陸續(xù)從豌豆、水稻、擬南芥、番 茄、蕎麥、印度芥菜和玉米等多種植物中發(fā)現(xiàn)并分離了許多植物MT基因。到目前為止，還未 見有從棗樹中分離出MT基因并應用于環(huán)境治理的報道。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種棗樹金屬硫蛋白基因及其在處理重金屬污染中的應用。

本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的：一種棗樹金屬硫蛋白基因，其核苷酸序列以及與它 對應的氨基酸序列分別如序列表中所示SEQ?ID?NO：1和SEQ?ID?NO：2。