[发明专利]枣树金属硫蛋白基因及其在处理重金属污染中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程技术领域，具体为一种枣树金属硫蛋白基因及其在处理重金属污染 中的应用。

背景技术

水体和土壤是人类生态环境的重要组成部分，也是人类赖以生存的主要自然资源。但是 随着现代工业的迅速发展，工业废物、矿泥废物、城市废水、放射性废物、采矿废物等环境 废物中含有大量的重金属，如镉、汞、铅等，它们进入环境后不能被生物降解，大都参与食 物链循环，并最终在生物体内累积，破坏生物体正常生理代谢活动，严重影响周围环境和人畜 健康。迄今为止，重金属污染已经成为世界各国环境污染的重要来源之一。如何有效地处理 重金属污染，回收贵重金属，尽快实施重金属超标排放-达标排放-零排放的技术转型，已 经成为当前保护环境、节省资源的必经之路。

目前对重金属污染的治理没有特别有效的方法，除对工厂减少重金属排放的治理外，尚 无能力对污染区进行精细的处理。对于土壤的重金属污染国际上通常采用工程、农业、改良 和生物等措施进行重金属污染的治理；而对于含重金属废水传统的处理方法主要有化学沉淀 法、化学氧化还原法、电解法、吸附法、电渗析发、反渗透法等，这些方法在一定条件下有 效，但都存在各自的优缺点。例如化学沉淀法虽易快速的除去大量金属离子，但容易形成二 次污染。离子交换法尽管操作简单，但需要一定的条件效果才好，而且离子交换树脂选择交 换性能不好、价格昂贵。

与传统的处理方法相比，生物吸附法以其广阔的应用前景和较好的环境、社会效益引起 了人们的注意。所谓生物法一般是指利用自然界中的植物、微生物(如细菌、真菌、酵母菌、 藻类等)，经一定的驯化培养后，形成一些能够吸收、吸附被污染土壤和水中的重金属离子， 从而达到治理目的。研究表明，有许多植物能够在重金属污染的土壤上生长，其根、茎、叶 中含有高浓度的重金属元素；很多细菌、藻类、真菌等微生物对金属离子有很强的吸附能力。 与传统化学、物理方法相比，生物法处理被污染的土壤、废水具有经济、高效且无害化等优 点，尤其在处理低浓度重金属污染的土壤、废水中更显示了其相当的优势。

然而从自然界直接筛选出的耐重金属植物一般生物量少，难以直接应用于治理污染土 壤；选出的微生物也往往对重金属离子的富集效率低、对环境的适应力差，不利于生物吸附 的工程应用。近年来随着分子生物技术的飞速发展，人们已能按自己的意愿改造微生物，选 育性能优良的菌株。运用基因工程技术构建具有超强富集能力及高选择性的基因重组微生 物，已成为重金属废水生物处理和重金属资源合理利用的新的发展方向。

当前利用生物法处理重金属污染土壤、废水的焦点多集中在克隆一些新的基因，构建新 型基因工程菌和转基因植物上，即通过对微生物进行微观研究，确定其吸附重金属的机理和 结合重金属的位点，然后运用基因工程技术，将具有吸附性能的基因转入生物量大的植物体 内或者克隆到同源或异源的微生物中，以此来提高微生物与重金属离子的亲和力、增强微生 物对目标重金属离子的选择性。

金属硫蛋白(Metallothionein，简称MT)是一类广泛存在于生命体中的富含半胱氨酸、 能被重金属诱导的低分子量金属结合蛋白，其疏基含量丰富，并在参与金属离子的运输和供 给、减除金属离子的解毒、维持细胞内环境的稳态等方而起重要作用。早在1957年，Margoshes 和Vallee在研究重金属锡的生物学功能时，从马肾的细胞中分离首次分离出了动物MT。而植 物金属硫蛋白的研究起步较晚，Casterline和Barnett于1977年从大豆根中首次发现了植物MT， 接着第一个植物MT蛋白小麦胚乳Ec蛋白被分离出来，以后陆续从豌豆、水稻、拟南芥、番 茄、荞麦、印度芥菜和玉米等多种植物中发现并分离了许多植物MT基因。到目前为止，还未 见有从枣树中分离出MT基因并应用于环境治理的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种枣树金属硫蛋白基因及其在处理重金属污染中的应用。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种枣树金属硫蛋白基因，其核苷酸序列以及与它 对应的氨基酸序列分别如序列表中所示SEQ ID NO：1和SEQ ID NO：2。