[發明專利]一種來源于黑孢塊菌的耐鋅鎘基因TmZRC1S及應用

在審

• 申請號: 202110871650.3
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113736798A
• 公開（公告）日: 2021-12-03
• 發明（設計）人: 王麗娟;姚泉洪;彭日荷;韓紅娟;田永生;高建杰;許晶;付曉燕;王波;李振軍;張福建;張文慧;鄧永東;王宇
• 申請（專利權）人: 上海市農業科學院
• 主分類號: C12N15/31
• 分類號: C12N15/31;C12N15/84;C07K14/37;A01H5/00;A01H6/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種來源于黑孢塊菌的耐鋅鎘基因TmZRC1S及應用，將來源于黑孢塊菌的一個預測的鋅轉運蛋白基因序列GSTUMT00007113001按照植物密碼子偏愛性進行改造，用基因合成法進行基因人工合成，獲得核苷酸序列如SEQ ID No1所示的TmZRC1S基因，構建重組表達載體并轉入擬南芥中，得到了具有較強鋅鎘抗性和鋅鎘富集能力的轉基因擬南芥植株。經鋅、鎘溶液處理后，轉基因株系的生長較野生型株系好，且轉基因株系中的鋅鎘含量顯著高于野生型株系，特別是地上部鋅含量是野生型株系的3.74倍、鎘含量是野生型株系的3.36倍，表明本發明改造合成的TmZRC1S基因具有提高植物抗和富集鋅鎘的能力，可用于培育富集鋅鎘的植物。

技術領域

本發明屬于培育富集鋅鎘植物技術領域，具體涉及一種來源于黑孢塊菌的耐鋅鎘基因TmZRC1S及應用。

背景技術

長期以來，我國由于經濟發展方式粗放、產業結構和布局不合理等原因，污染物排放總量居高不下，有近1/6的耕地遭受重金屬污染，而且重金屬污染問題正逐漸世界化，全球共有2億多公頃耕地受到重金屬污染影響，這對農產品質量安全和人體健康構成了嚴重威脅。根據美國國家地質局2013年1月發布的全球礦產統計數據，2012年中國鎘產量為7000噸，占全球總產量的30.43%。2014年環境保護部和國土資源部發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，鋅鎘的點位超標率分別為0.9%和7%，其中土壤鎘污染點位超標率居所有污染物之首，是所有土地利用類型（耕地、林地、草地、未利用地）主要污染物，鋅則是金屬冶煉類工業園區及其周邊土壤的主要污染物（北方）。

土壤中的重金屬污染治理成為研究的熱點。常規的重金屬污染土壤修復方法有物理修復和化學修復，是建立在土壤的理化性質與重金屬各存差異的相關特征的基礎上，采用化學或物理方法實現土壤中重金屬的固定或分離，降低其污染影響。這些方法往往步驟復雜、所需成本高，且容易造成二次污染。而一些超累積植物對重金屬的富集作用也引起了廣泛關注，利用植物修復重金屬污染土壤具有成本低、易操作、不破壞土壤結構等優點。

轉運蛋白在植物對重金屬的耐性及超積累作用機制中扮演重要角色，無論是重金屬的高效吸收、轉運，還是重金屬的區隔解毒都離不開轉運蛋白的參與。在已鑒定的金屬離子轉運蛋白中，研究得最多的關于鋅離子吸收和轉運的轉運體是ZIP(Zn-regulated，Iron-regulated transporter-like Protein)蛋白家族和CDF(Cation Diffusion Factor)蛋白家族。總的說來，ZIP家族的主要功能是攝取鋅，而CDF家族成員主要參與鋅的外排及鋅在細胞內的區室化以達到解毒或貯存的目的。鋅可在轉錄水平和翻譯水平調控兩類轉運體的活性以維持鋅在細胞和生物體水平的內穩態。

TmZRC1S基因屬于CDF家族，目前尚未見到將該基因用于植物耐鋅鎘方面的研究報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種來源于黑孢塊菌（Tuber melanosporum）的耐鋅鎘基因TmZRC1S及應用，將該基因轉入擬南芥中，提高轉基因植株抗重金屬鋅、鎘的能力，并提高轉基因植株鋅、鎘的累積量，可用于培育提高鋅鎘抗性和富集能力的植物品種。

為了達到上述目的，本發明是通過如下技術方案實現的：

一種來源于黑孢塊菌的耐鋅鎘基因TmZRC1S，其核苷酸序列如SEQ ID NO 1所示，它是根據植物偏愛密碼子通過人工合成方法得到的，即采用大量重疊的引物通過兩步PCR進行全基因的合成（PTDS）（Nucleic Acids Research，2004，32：e98）。