一种重金属转运蛋白及其编码基因PtHMA5与应用制造技术

本发明专利技术公开了一种重金属转运蛋白及其编码基因PtHMA5与应用。该蛋白质是如下a)或b)的蛋白质：a)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物重金属转运能力相关的蛋白质。通过实验证明：本发明专利技术提供的蛋白具有提高植物重金属转运的功能，可以为植物富集重金属基因工程育种提供重要的基因资源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物
，具体涉及一种重金属转运蛋白及其编码基因PtHMA5与应用。
技术介绍
随着城市化、工业化、汽车尾气排放以及农业集约化经营的加剧，重金属污染问题越来越受到人们的关注。重金属污染不仅导致土壤退化、农作物产量和品质降低，而且能通过直接接触、食物链传递等途径危及人类的生命和健康。镉(Cd)是重要的重金属之一，在工农业生产中具有广泛的应用，如制造合金、颜料、塑料稳定剂、荧光粉、杀菌剂、油漆、电镀、电池、电器等，也因此成为全球性的五大重金属污染源之一。近几年来国内外陆续有镉污染的报道，如2009年湖南浏阳镉污染事件、2011年云南曲靖镉污染事件、2012年广西龙江镉污染事件和2013年湖南镉超标大米事件等。相比于镉在食物、大气、水体中污染的情况，土壤镉污染情况更为严重，且影响深远。土壤中的镉不但可以被水载带进行迁移，而且可以释放到大气中与大气颗粒物结合进行长距离传输。因此，镉污染土壤的修复和治理成为近年来人们关注的热点问题。植物修复(phytoremediation)是近年来国际上兴起的一种治理重金属污染土壤的新技术，其基本思想是将利用植物对土壤重金属的吸收和富集作用，达到降低土壤重金属含量的目的。由于该技术具有高效、低耗、保持水土、工程小、无二次污染、能减少土壤侵蚀、美化景观等优点，被誉为廉价的绿色修复技术，因此在清除土壤重金属污染方面有着广泛的应用前景，已经成为业界研究的热点。研究显示，大多数植物品种吸收的镉多位于地下部分，转运至地上部分的含量较少，不能有效地去除土壤中的镉。近年来，随着分子生物学技术的发展，利用基因工程技术培育高效的镉富集转基因植株成为可能，为短期内获得目标品种提供了有效的途径。目前，此类研究成果非常有限，主要原因在于缺乏高效的基因资源，对其相应的结构、功能认识较为浅显，发掘更多的基因资源已成为必然。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种蛋白质。本专利技术提供的蛋白质，是如下a)或b)的蛋白质：a)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物顶端优势相关的蛋白质。本专利技术提供的所述蛋白质相关的生物材料，为下述B1)至B6)中的任一种：B1)编码上述所述蛋白质的核酸分子；B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体、或含有B2)所述表达盒的重组载体；B4)含有B1)所述核酸分子的重组质粒、或含有B2)所述表达盒的重组质粒；B5)含有B1)所述核酸分子的重组菌、或含有B2)所述表达盒的重组菌、或含有B3)所述重组载体的重组菌；B6)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系、或含有B3)所述重组载体的转基因植物细胞系。上述相关生物材料中，B1)所述的核酸分子如序列表中序列1的DNA分子所示。本专利技术的另一个目的是提供上述所述蛋白质或上述所述相关生物材料在提高植物重金属转运能力中的应用。上述应用中，所述重金属具体为镉。本专利技术的最后一个目的是提供一种构建转基因植物的方法。本专利技术提供的构建转基因植物的方法包括如下步骤：使上述所述蛋白质在出发植物中过表达，进而使植物的重金属转运能力提高。上述方法中，所述使上述所述蛋白质在出发植物中过表达的方法为：向出发植物中导入上述所述蛋白质的编码基因，得到转基因植物；转基因植物与出发植物相比，重金属转运能力提高。上述方法中，所述蛋白质的编码基因如序列表中序列1的DNA分子所示。上述方法中，所述重金属具体为镉。上述方法中，所述出发植物为单子叶植物或双子叶植物；所述双子叶植物具体为烟草。本专利技术提供了一种重金属转运蛋白及其编码基因PtHMA5与应用。本研究从毛白杨中获得了一个重金属转运相关基因PtHMA5，该基因在茎中高表达，根中表达较弱，具有典型的重金属转运酶蛋白P1B-ATPase的基本元件，将该基因导入烟草中，通过镉转运试验证明，转基因烟草由地下部分转运镉至地上部分的效率明显高于野生型烟草，可以为植物富集重金属基因工程育种提供重要的基因资源。附图说明图1为利用简并引物Pt2-F/Pt2-R扩增毛白杨HMA基因片段。其中，M：100bp DNALadder；1：水；2：叶片；3：茎；4：根。图2为利用引物PtHMAF/PtHMAR扩增毛白杨HMA基因片段。其中，1：茎；2：根；M：500bp DNA Ladder。图3为PtHMA5蛋白高级结构的模式图。其中，箭头所指为氨基酸的N端。图4为植物表达载体PEZR(K)-LC-PtHMA5的构建。图5为PEZR(K)-LC-PtHMA5重组表达质粒的检测。其中，a为利用基因特异引物PtHMAF/PtHMAR扩增转化农杆菌克隆；b为SalⅠ/AvrⅡ双酶切鉴定阳性重组表达质粒。图6为转基因的烟草组培苗。图7为转PtHMA5基因烟草阳性株系PCR电泳检测。其中，M：100bp DNA Ladder；1：PtHMA5质粒；2-6：转基因烟草株系T1-T4；7：水。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实验材料：毛白杨(Populus tomentosa Carr.)，基因型为TC152，公众可从山东省冠县苗圃毛白杨基因库获得。烟草(Nicotiana tabacum)在文献“Liu Jie,Xu Xiao,Xu Qian,Wang Shuhui,Xu Jichen.Transgenic tobacco plants expressing PicW gene from Picea wilsonii exhibit enhanced freezing tolerance.Plant Cell,Tissue and Organ Culture(PCTOC),2014,118(3):391-400.”中公开过，公众可从北京林业大学获得。PEZR(K)-LC质粒在文献“Eirini Kaiserli,Stuart Sullivan,Matthew A.Jones,Kevin A.Feeney and John M.Christie.Domain Swapping to Assess the Mechanistic Basis of Arabidopsis Phototropin 1Rec本文档来自技高网...

【技术保护点】
蛋白质，是如下a)或b)的蛋白质：a)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物重金属转运能力相关的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.蛋白质，是如下a)或b)的蛋白质：
a)由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；
b)将序列表中序列2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或
缺失和/或添加且与植物重金属转运能力相关的蛋白质。
2.与权利要求1所述蛋白质相关的生物材料，为下述B1)至B6)中的任一种：
B1)编码权利要求1所述蛋白质的核酸分子；
B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；
B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体、或含有B2)所述表达盒的重组载体；
B4)含有B1)所述核酸分子的重组质粒、或含有B2)所述表达盒的重组质粒；
B5)含有B1)所述核酸分子的重组菌、或含有B2)所述表达盒的重组菌、或含
有B3)所述重组载体的重组菌；
B6)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系、或含有B2)所述表达盒的转
基因植物细胞系、或含有B3)所述重组载体的转基因植物细胞系。
3.根据权利要求2所述的相关生物材料，其特征在于：B1)所述核酸分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐吉臣，王晓桐，陈永坤，徐筱，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11