[發明專利]馬藺重金屬ATP酶轉運蛋白IlHMA2及其編碼基因與應用

有效

• 申請號: 201710289176.7
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107022015B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 郭強;孟林;毛培春;田小霞
• 申請（專利權）人: 北京市農林科學院
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/82
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王文君

本發明公開了馬藺重金屬ATP酶轉運蛋白IlHMA2及其編碼基因與應用。本發明首次克隆獲得馬藺重金屬ATP酶轉運蛋白IlHMA2的編碼基因(SEQ ID NO:1)，基因IlHMA2可用于增強植物對鎘的耐受性與富集能力或提高植物體內鎘的轉運能力，進而提高植物對土壤鎘污染的修復效率。利用基因工程技術制備得到具有耐鎘性與富集能力強的轉基因植物，使其可以在鎘污染環境中生長，為培育高效鎘富集轉基因植物提供新的思路，在提高土壤鎘污染修復效率與改善生態環境方面具有重要的應用前景，將為重金屬污染土壤的修復提供新的途徑和技術支撐。

技術領域

本發明涉及分子生物學和基因工程技術領域，具體地說，涉及馬藺重金屬ATP酶轉運蛋白IlHMA2及其編碼基因與應用。

背景技術

隨著我國工農業的快速發展，土壤重金屬污染問題日益加劇。其中，與其它重金屬元素相比，鎘(Cd)更易溶于水，具有極強的生物毒性(Guo et al.2013)。歸其原因是土壤中Cd²⁺極易被植物根系吸收，導致大量的Cd²⁺積累在植物體內,造成產量和品質下降，更為嚴重的是通過食物鏈進入人體,對人類的健康構成嚴重威脅(Clemens，2006；Ueno etal.2010；Takahashi et al.2012)。因此，如何行之有效地控制和減輕鎘對環境的污染和危害已成為一個亟待解決的問題。

植物修復技術是利用重金屬超積累植物對重金屬的吸收能力，將土壤中的重金屬富集并轉運至植株地上部，以達到降低土壤中重金屬含量的目的(Salt et al.1995；Yanget al.2005；王欣，2010；Hanikenne and Nouet，2011)。與傳統的物理、化學修復手段相比，植物修復手段具有成本低、對土壤擾動性小、不造成二次污染等優點，是一種能源節約型和環境友好型修復土壤重金屬污染的最佳方法(Guo et al.2014)。然而，大多數重金屬超積累植物，往往體型較小或呈蓮座型生長，而且生長緩慢、生物量低，這嚴重限制了植物修復效率及其應用。隨著分子生物學技術的快速發展，應用基因工程技術將重金屬超積累植物耐重金屬基因轉入到生物量大、生長速率快的植物中提高它們對重金屬的耐受性與富集能力，從而提高植物修復效率與實用性。因此對耐重金屬基因的研究成為當下熱點。

研究表明，重金屬ATP酶(Heavy metal P_1B-ATPase)轉運蛋白HMA廣泛存在于細菌、人及高等植物中，主要負責重金屬離子的轉運及解毒過程，在維持植物體內重金屬離子穩態中起主要作用(Axelsen and Palmgren，1998；Williams and Mills，2005)。其中，HMA2/4在植物體內Cd²⁺長距離運輸及解毒中起關鍵性作用。馬藺又名馬蓮(IrislacteaPall.var.chinensis(Fisch.)Koidz.)是鳶尾科鳶尾屬多年生宿根草本植物，廣泛分布于我國北方地區，對鎘表現出極強的耐受性和富集能力(Guo et al.2017)。然而，目前有關IlHMA2在馬藺體內Cd²⁺長距離運輸及解毒中的作用機制研究尚未見報道。鑒于此，我們從馬藺中克隆得到重金屬ATP酶轉運蛋白基因IlHMA2，并將其導入到至煙草中，顯著增強了煙草對鎘的耐受性與富集能力，為培育高效富集鎘特性的轉基因植物提供了新思路，在土壤鎘污染修復方面具有廣闊的應用前景和實踐價值。

發明內容

本發明的目的是提供馬藺重金屬ATP酶轉運蛋白IlHMA2及其編碼基因與應用。

為了實現本發明目的，本發明馬藺重金屬ATP酶轉運蛋白IlHMA2，其氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示，或該序列經替換、缺失或添加一個或幾個氨基酸形成的具有同等功能的氨基酸序列。

編碼上述蛋白的基因IlHMA2，其核苷酸序列為：

i)SEQ ID NO:1所示的核苷酸序列；或