[發明專利]一種利用苧麻BnXTH1基因提高植物耐鎘能力的方法

有效

• 申請號: 201811035540.8
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN108998472B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發明（設計）人: 揭雨成;馬玉申;邢虎成
• 申請（專利權）人: 湖南農業大學
• 主分類號: C12N15/82
• 分類號: C12N15/82;C12N15/66;A01H5/00;A01H6/20;C12N15/54
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種利用苧麻BnXTH1基因提高植物耐鎘能力的方法，所述方法具體為將BnXTH1基因在擬南芥中過表達。實驗證明，通過將BnXTH1基因在擬南芥體內過表達可明顯提高擬南芥耐重金屬鎘能力。

技術領域

本發明涉及生物技術領域，具體涉及苧麻BnXTH1基因在提高植物耐重金屬鎘能力的應用。

背景技術

鎘(Cd²⁺)是最有害的重金屬之一，過量的Cd²⁺會直接或間接干擾植物的光合作用、蒸騰作用和營養平衡等一系列生理過程，最終導致植物生長遲緩和死亡。植物為了在重金屬污染土壤中生存和繁殖，進化出廣泛的防御機制，包括金屬排斥、主動外排、限制敏感組織的有毒金屬分布、金屬與細胞壁結合，有機分子的螯合作用的和液泡區室化，植物的細胞壁在重金屬的耐性方面發揮重要作用。有相關文獻報道，植物的細胞壁可以截留大部分的重金屬鎘，減少重金屬鎘進入細胞，起到“解毒”作用。苧麻也采取了同樣的“解毒”策略，據報道約有48.2～61.9％的Cd分布在細胞壁上，30.2～38.1％的Cd分布在細胞質可溶性部分(包含液泡)，而細胞器中Cd含量很低。

半纖維素(hemicellulose)是細胞壁的組成成分，最近有研究表明半纖維素在細胞壁結合重金屬中發揮重要作用。研究結果發現增加根系細胞壁中半纖維素的含量，可增加根系細胞壁中Cd²⁺的積累，還有研究表明半纖維素含量增加或減少與三七(Panaxnotoginseng)根細胞壁中Cd²⁺的增加或減少保持一致。另外有研究表明，根中大部分Cd²⁺固定在細胞壁的半纖維素1中，外源生長素可以通過刺激半纖維素1的合成和增加根細胞壁的鎘固定能力來緩解擬南芥的鎘毒性。

木葡聚糖是單子葉和雙子葉植物壁中豐富的半纖維素，可以通過共價鍵交聯纖維素微纖維以形成纖維素-木葡聚糖網絡。該網絡的修飾需要多種酶調節，木葡聚糖內轉葡糖酶/水解酶(XTH)是其中重要的一種酶。XTH的基因家族已經在多種物種中被鑒定出來，例如擬南芥(33個)，番茄(25個)，水稻(29個)。最近的研究發現，XTH顯示出具有參與重金屬“解毒”新功能。

苧麻是種優質、高產、多年生的廣泛栽培的纖維作物，具有很高的重金屬鎘的耐性能力。研究苧麻BnXTH1基因提高植物耐鎘的應用，可以更加深入地揭示苧麻的耐鎘性機理，為提高苧麻鎘積累和耐受鎘能力以及降低飼草作物中的鎘改造提供理論基礎。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明旨在提供一種利用苧麻BnXTH1基因提高植物耐鎘能力的方法，經過實驗表明，利用苧麻BnXTH1基因可以有效提高擬南芥的耐鎘能力。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種利用苧麻BnXTH1基因提高植物耐鎘能力的方法，所述方法具體為將BnXTH1基因在擬南芥中過表達。

進一步地，所述方法包括如下步驟：

S1、BnXTH1基因過表達載體的構建；

1.1)提取苧麻整株的總RNA，反轉錄為cDNA；

1.2)以步驟1.1)得到的cDNA為模板，采用引物BnXTH1-F和BnXTH1-R進行PCR擴增，得到帶酶切位點的BnXTH1的開放閱讀框；

BnXTH1-F:CCCCCGGGGACATAATGTGGTCGGAAGAT；

BnXTH1-R:CGAGCTCTCAATCCCAAGGGCTCAATG；

1.3)將表達載體pBI 121和BnXTH1片段進行酶切，酶切體系如下：

25℃反應10h后，65℃20min滅活內切酶，然后加入：