[发明专利]一种增强植物对镉毒害的耐受性并降低植物镉含量的编码基因与应用

说明书

本发明涉及一种增强植物对镉毒害的耐受性并降低植物镉含量的编码基因与应用。降低植物镉含量的编码基因序列如序列表SEQ ID No：l所示。本发明将降低植物镉含量的编码基因转入植物中，使植物中的上述植物耐镉及降低植物中镉含量相关蛋白编码基因过量表达，从而使植物体内的镉含量下降，进而表现为对镉耐受。本发明的植物耐镉相关蛋白及其编码基因可为农作物耐镉育种和降低农作物中的镉积累提供基因资源和技术支持。

技术领域

本发明涉及生物工程领域中一个植物耐镉相关蛋白及其编码基因与应用, 特别涉及利用该基因增强植物对镉毒害耐受及降低其体内镉含量的方法。

背景技术

重金属污染已成为全球性的环境问题之一，也是当今世界所面临的重要难题之一。由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活动日益增多，造成不少重金属如镉、铅、汞、钴等进入大气、水、土壤中，引起严重的环境污染。重金属，特别是镉、铅、汞、铬等具有显著的生物毒性。它们在水体中不能被微生物降解，而只能以各种形态相互转化和分散，发生富集过程，并经过食物链为人体摄取和积累。土壤中的重金属污染会使得土壤的组成、结构和功能在一定程度上发生变化，导致微生物活动过程受到抑制，使得有害有毒物质或分解产物在土壤中不断积累，不但会损害土壤自身的理化性质，从而影响作物的产量与品质，而且也会通过食物链进入人体，被人体吸收，危害人类健康。进入人体的重金属，尤其是有害的重金属，有的会在人体内积累和浓缩，如果超过人体所能耐受的限度，可造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒等危害。 所以提高作物对重金属的耐受和降低对重金属的吸收已经成为关系民生的大事，已经成为农业生产和食品安全进一步研究的重点，倍受世界各国政治界和学术界的关注，也是当前生命科学研究的热点。

拟南芥作为一种模式植物, 被广泛应用于植物遗传学、作物生物学、发育生物学和分子生物学等研究领域。拟南芥的大多数基因在其它植物中都能找到, 有关拟南芥的任何发现都能应用于其它植物研究，并且其还具有结构简单、形体小、生长周期较短、繁殖系数高、生活力强、自花授粉和易于转化等特点，因此将拟南芥作为研究对象能够更快更好的达到实验预期目标，可以很大程度上缩短实验时间和简化实验条件。因此,对拟南芥抗重金属毒害分子生物学机制的研究对特定区域提高作物的产量和增加食品安全性具有重要的理论与经济意义。拟南芥基因组小，在2000年就完成了其全基因组的测序工作，成为植物界中第一个被完整测序的物种，在互联网上能够查找到拟南芥基因组的核苷酸序列。根据拟南芥测序数据库（www.arabidopsis.org）寻找和发现新的具有自主知识产权的功能基因是国际植物学研究领域的热点之一,也是不同国家之间科技竞争的焦点。拟南芥共有约1.3亿个碱基对,2.9万个基因。目前大部分基因的功能还不清楚, 利用突变技术研究基因功能已成为一种有效的方法。通过对突变体的研究,发现了一些与植物相关的耐受重金属的基因,如AtATM3, AtACBP，AtPDR1,AtPDR8等。

面对日益严重的环境污染问题, 寻找耐受重金属并且能降低作物中重金属含量的功能基因并阐明其功能具有重要的理论及实践意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种增强植物对镉毒害的耐受性并降低植物镉含量的编码基因与应用。本发明的第二个目的是提供一种利用该编码基因增强植物耐镉及降低植物中镉含量的方法。

本发明所提供的增强植物对镉毒害的耐受性并降低植物镉含量的编码基因，名为WRKY13(AT4G39410)，来源于哥伦比亚野生型的拟南芥，其蛋白是具有下述氨基酸残基序列之一的蛋白质：

（1） 序列表中的 SEQ ID No：2；

（2） 序列表中的序列2由304氨基酸残基组成。

WRKY13的编码基因也属于本发明的保护范围。