[发明专利]五个烟草金属硫蛋白基因的新应用

说明书

本发明公开了五个烟草金属硫蛋白NtMT1，NtMT2，NtMT3，NtMT4和NtMT5及其编码基因在改良植物对重金属镉的耐受性或富集性中的应用。该基因在工程菌酿酒酵母中表达可以提高酵母对镉的耐受能力，同时使酵母中镉的含量提高，表明五个烟草金属硫蛋白具有重金属镉解毒的能力；此外，表达五个烟草金属硫蛋白基因的酵母对氧化胁迫的耐受性提高。若将该基因在工程菌中进行转基因表达，一方面，可以改变工程菌对重金属镉耐受性，另一方面也可以提高转基因工程菌对重金属镉的积累，从而将该工程菌应用于环境污染中重金属镉的微生物修复工程。该基因具有应用于植物抗镉的遗传工程育种的潜力，通过调控该基因在植物中的表达，获取重金属镉超积累的转基因植物，用于重金属污染的植物修复工程。

技术领域

本发明属于生物基因工程领域，具体涉及五个烟草金属硫蛋白(Nicotianatabacum Metallothionein,NtMT)及其编码基因和在调控酵母镉耐受和积累方面的应用。

背景技术

金属硫蛋白是生物体内广泛存在的小分子蛋白，富含半胱氨酸，结构高度保守。研究表明，金属硫蛋白可以结合镉、锌、铜在内的多种重金属离子，在细胞内具有重金属解毒的功能，同时还可以参与微量元素的储存、转运和代谢。同时，由于金属硫蛋白含有多个还原性的半胱氨酸残基，具有较强的抗氧化能力，能清除细胞内富余的活性氧，降低由各种逆境胁迫照成的氧化胁迫伤害。由此可见，金属硫蛋白强大的生化功能决定了该类蛋白具有较大的应用潜力。通过克隆不同生物体内的金属硫蛋白基因，并开发该类基因的应用价值，具有重大的意义。本发明公布了烟草中的五个金属硫蛋白基因的克隆，并公开了该类基因在针对重金属镉污染的植物基因工程和微生物基因工程方面的应用价值。

来自工业、采矿业和化肥的重金属对环境的污染已成为当今世界重要的环境问题之一。而镉污染在我国所有土壤污染物中排名第一，土壤镉污染超标面积已达我国国土总面积的7％。重金属污染一个重要的特点就是不能被降解，可以长期存在于环境中，并通过食物链进入人体，最终危害人体健康。针对环境的重金属清除技术包括微生物修复和植物修复技术，将金属硫蛋白基因应用于生物工程，用于改造微生物和植物，提高其对重金属的富集能力，具有重要的意义。目前，还没有文献报道烟草体内的金属硫蛋白基因是否能影响重金属(特别是镉)在生物体内，特别是烟草中的的耐受或者积累。

在本发明中，我们主要公开了烟草体内的五个金属硫蛋白基因，该类基因在烟草体内的表达对重金属镉胁迫响应。金属硫蛋白基因的表达能够影响重金属镉在生物体内的积累，提供了将该类基因应用于工程菌——酿酒酵母的耐镉遗传改造的应用，也可应用于针对镉污染微生物修复工程菌的遗传改造；本发明也阐述了可将该基因应用于植物的遗传改造，培育用于重金属镉污染植物修复的转基因重金属超积累植物。

发明内容

本发明的目的之一是提供五个烟草金属硫蛋白NtMT1，NtMT2，NtMT3，NtMT4和NtMT5；及其编码基因NtMT1，NtMT2，NtMT3，NtMT4和NtMT5的新应用。

实现上述目的的技术方案如下：

NtMT1，NtMT2，NtMT3，NtMT4和NtMT5基因在改良植物对重金属镉的耐受性或富集性中的应用，所述NtMT1，NtMT2，NtMT3，NtMT4和NtMT5基因的cDNA分别为如SEQ ID NO.1，SEQ ID NO.3，SEQ ID NO.5，SEQ ID NO.7和SEQ ID NO.9所示的核苷酸序列，或分别为与SEQ ID NO.1，SEQ ID NO.3，SEQ ID NO.5，SEQ ID NO.7和SEQ ID NO.9互补配对的的核苷酸序列，或分别为编码SEQ ID NO.2，SEQ ID NO.4，SEQ ID NO.6，SEQ ID NO.8和SEQ IDNO.10所示烟草金属硫蛋白的核苷酸序列。