利用遗传修饰的植物物种恢复退化土地的方法技术

本发明专利技术涉及关于适应被污染物损害的土壤的严重土壤学条件的植物的研究和选择，所述植物能够在世界的大部分地区存活并且不会进入营养链。基因转变相当大地提高了上述植物的金属吸收速度和承载能力，并且通过这种吸收更容易地覆盖大多数污染物或有害物质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对适合于被污染物污染的土壤中的严重土壤学条件下的野生植物物种的研究和选择，其中所述植物在全球大部分地区能存活但不进入营养链。其遗传转化大大增强它们的金属吸收的速度和容量，并且还使所述吸收更容易覆盖大多数污染物或有害物质。所述转化方法属于生物
并且可以定义为一套技术修饰活生物体(或其部分)、转化有机源的物质或者采用提出新知识、开发产品和服务的生物学方法。
技术介绍
工业革命由于污染物在土壤、水和大气中的积聚而对环境造成非常有害的后果。作为这些媒介中最稳定的土壤，使污染物在非常长的时期不能降解而存留更长久，因此产生累进性积聚，在第一地点引发生物多样性减少以及植被的最初缺乏，还将这些环境要素转移给其它媒介，如空气和水，污染地表及地下水，从而进入食物链。然而，我们发现存在通过随着时间的遗传转化处理而均勻定居在这些受污染土壤中的适合这些环境的很多种植物品种。这些植物品种，即亲金属(metalophites)，经受遗传转化从而得以在这些土壤中存活。由于它们能在这些有特定矿物、在特定区域和土壤条件的受污染环境中存活的特点，，使得这些物种在其它地方存活非常难，并且如果这些条件再加上气候，就增加了它们在其它地区发展的难度。但是，植物物种消除或积聚环境有害污染物的应用，即植物治理 (phytoremediation)，定义为植物物种进行污染物消除或转化作用的用途。用于土壤净化的技术基本上在于土壤分离或净化。分离技术是基于将污染物装入合适的下水道中原地将其封存或销毁而避免污染物传播。 净化和土壤恢复技术包括通过流体的作用提取污染物质；通过空气(驱散)或水(冲洗)处理它。一旦驱散，则污染物被清除。这些都是昂贵且效果差的方法。化学处理，也就是说，通过化学反应，一般是氧化作用或脱氯作用，通过污染物的降解来清洁土壤。应用于油产品的稳定化。在很多土壤中，昂贵的、复杂的并且非常有选择性的技术使得土壤更加退化和贫瘠。电化学处理，即污染物的置换，产生带电土地，通过加入水有助于这种置换。这是由于离子形式的污染物通过带电土地的迁移现象。i.电渗，通过带电土地的固体表面相关的流体运动。ii.电泳，即悬浮液中带电胶体微粒的置换。这些都是昂贵而低效的方法。热处理，通过热传递来降解污染物。它是用对金属没有效力的原位处理。这些处理使得土壤完全转化，没有有机物质，没有微生物，以及没有任何类型的生物多样性，使得所述处理完全不合适，除此之外，它们都非常昂贵。微生物学处理使用一些具有降解能力的的微生物(生物补救)。在有机污染物有氧降解中采用通过该方法的污染排除，以氯化脂肪类物质存在的其它有机污染物一定是厌氧降解。这种处理除了实践上仅用于有机污染物之外，需要保持警惕，使得微生物自身繁殖没有松懈它们的强度；老微生物的持续减少丧失降解力量，因此使得它们发展为外来的 /突变体变种也是必要的。除了上述事实，还需要注意温度条件，PH，微生物效力等。所有这些上述方法都非常昂贵并且功效不确定。如上所定义的植物治理法，是应用植物物种排除污染物质的技术。植物治理法中使用的植物物种具有特殊选择性特征，也就是说，它们只积聚一种或两种金属，并且它们表现出非常低的生物量，因此予以它们低载能力。它们在非常特定区域生长并且具有非常短的根，从而它们吸收这些金属，但是它们的吸收非常表面。美国专利U. S. No. 005364551 “金属的植物治理法”涉及排除金属离子的方法，并且描述了实现该目的的方法。该方法在于从含有重金属的受污染土壤提取一定量金属，这样利用带有包含金属硫蛋白的cDNA编码序列的适当载体转化微生物。正如已经知道的，金属硫蛋白是对二价重金属，例如铅和铬有强亲合性的蛋白质，因此在权利要求8中要求，也就是说，该专利选择所述两种金属。然后发现了具有更高吸收能力的超积聚的植物物种。专利WO 0028093 “从土壤中回收金属”该专利涉及通过植物治理法或植物提取法从富含金属的土壤回收金属，例如镍和钴，其中通过调节土壤PH而在超积聚植物物种中选择性积聚期望的金属。最后从植物物种的有氧部分的组织提取金属。但是植物治理法仍然缓慢，因为这些物种生长非常小的生物量，因此载负能力小。 除此之外，它们具有短的生命周期，这些境况使得土壤植物治理困难。所述专利要求保护的植物属于雪香球家族(alyssum)。尽管这些植物具有相对高的金属含量，但这些植物超积聚物种的主要问题是它们生产小的生物量，因此具有较小的总吸收能力，导致提取的金属量少。此外，它们具有非常短的生命周期，并且只生长在多数被划界地区。迄今没有解决的问题是有效排除污染物，即，实现比欧洲经济共同体设立的更低的限制，使得时间期以1-2年取代长于150/200年的时间期，所述150/200年的时间期是所谓超积聚植物的实际执行期，即，时间缩短百倍为从土壤中排除污染物的最佳解决方案。本专利技术通过对适合污染土壤的严重土壤学条件的野生植物物种的研究和选择来解决这个问题，即，已经经受天然遗传转化并且适合这些条件的野生物种，这些物种中不具有进入食物链的可能性。另一个必需的条件是为了获得能在不同气候条件下生长的植物物种而使它们适合在大的气候多样性下生长的能力。这种方法还延伸到非常湿润的土壤，在这种情况下选择乔木物种。然后完成遗传转化，大大提高污染物的负载能力和所述元素的吸收率。将能被排除的元素或其混合物分为主要两个组有害的和无害的。在有害组中，通过这些植物物种能排除的重金属如铅、镉、汞、银、硼、铝、铁、锰、铜、镍和铬；放射性元素如铀、铑、钍和钚，并且还能排除无害元素如钠、镁、锂、钾、钙。附图说明图1.表示对于受污染土地类型M4, M15, M3的不同土壤特征的量度和欧洲联盟要求的农业土壤的限度。在左侧栏中指示这些量度的单位。n.d.是指没有测定。图2.显示代表植物六个月之后的生长高度(mt)的条框图。纵轴指示所述时间之后粉蓝烟草(Nicotiana glauca)野生植物(wt)和TaPCSl OMG基因遗传修饰的植物以米计的长度。证明野生型植物生长三米半，而遗传修饰的所述植物达到五米高。推定六个月时间内该遗传修饰的植物与野生型相比多生长40 %。图3.图中给出受污染土壤M4和M15对欧洲山杨(Populus tremula) xtremuloides cv. Etropole以克表示的总生物量(T)，有氧(aerial)生物量(A)，以mg/kg表示的对茎和叶和根生物量浓度(R)的生物量产生的影响。给出以微克(Pg)表示的以下两个结果的总累积对于野生型植物(wt)和遗传修饰的植物，茎和叶中的浓度(BCF)，和根中的浓度 (RCF)。图 4.图中表示欧洲山杨(Populus tremula)χ tremuloides cv. Etropole 中生物量的增加。该图代表导入基因TaPCSl，两个AtPCSl基因的两个品系，对全部在M4基质中的野生型植物(图右侧的那个)的生物量，就是说在污染严重的土壤中。发现包含两个基因中的任一个的植物在土壤中较少存在金属，从而生长更快。图5.是以数字表示的条框图，第沈天的没有修饰的植物粉蓝烟草(Nicotiana glauCa) (wt)的生长，和YCF基因修饰的植物生长。发现用YCF基因修饰的遗传修本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡安佩德罗·纳瓦罗阿维尼奥，
申请(专利权)人：胡安佩德罗·纳瓦罗阿维尼奥，
类型：发明
国别省市：