[发明专利]EdHP1蛋白在提高植物对重金属铅的抗性中的应用

说明书

本发明公开了一种EdHP1蛋白在提高植物对重金属铅的抗性中的应用。本发明所提供的应用具体为EdHP1蛋白或其编码基因或含有所述编码基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在如下1)或2)中的应用：1)调控植物对重金属铅的抗性；2)选育对重金属铅的抗性增强的植物品种。EdHP1基因能够提高转基因烟草对重金属铅胁迫的抗性。因此，EdHP1基因在作物抗重金属铅的遗传改良方面具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，涉及一种EdHP1蛋白在提高植物对重金属铅的抗性中的应用。

背景技术

随着人类社会的不断进步和工业化进程的加快，土壤重金属污染日益突出。因其污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、不可逆性等原因已为人们广为关注。若重金属在植物体内积累过多，会对植物产生毒害作用，使植物体内的代谢过程发生紊乱，直接影响植物生长发育，乃至造成植株死亡。铅作为一种主要的重金属污染源，其对植物引起危害的问题，已引起人们的高度重视，这方面的研究也日趋活跃。因此，培育抗重金属胁迫的植物新品种，如培育抗重金属铅胁迫的植物新品种，已经迫在眉睫。

H⁺焦磷酸化酶(H⁺-pyrophosphatase，H⁺-PPase)是一种H⁺转运酶，广泛存在于植物和少数藻类、原生动物、细菌以及原始细菌中。在液泡膜上，H⁺-PPase能够把无机焦磷酸(PPi)水解产生的自由能和H⁺跨膜转运相耦联，在将PPi水解为2个Pi的同时，将细胞质中的H⁺经液泡膜进入液泡内，起质子泵的作用，H⁺-PPase与液泡膜H⁺-ATPase一起形成H⁺跨液泡膜电化学梯度，为各种溶质(如阳离子、阴离子、氨基酸和糖类等)分子跨液泡膜的次级主动运输提供驱动力。自1975年Karlsson(Biochim Biophys Acta，1975)从甜菜(Betavulgaris)根中分离到钾激活的H⁺-PPase以来，近几十年，此酶的研究已经取得了长足的进展，并对其生理生化性质逐步达成共识。随着分子生物学研究的不断深入，人们已经成功地从拟南芥、大麦、甜菜、烟草、水稻、绿豆等众多生物体中分离到H⁺-PPase的cDNA。此酶的结构和特性，特别是它在植物耐盐、抗旱中的作用和调节植物生长方面的功能已经逐渐成为众多研究者关注的焦点。研究发现，H⁺-PPase的底物实际上是Mg²⁺和PPi所形成的一种络合物(Mg₂PPi)。同时，游离Mg²⁺是H⁺-PPase的一个基本的辅助因子，与酶结合后，在保持酶的活性和稳定性中发挥着重要的作用。除受Mg²⁺激活外，H⁺-PPase还可能受K⁺和NH₄⁺等激活。在细胞中，H⁺-PPase通常定位于液泡膜上，但是越来越多的研究发现，很多生物细胞内的其它一些细胞器中也有H⁺-PPase活性，如细胞质膜，不同细胞器中的H⁺-PPase蛋白在调节细胞生理活动中可能发挥着不同的功能。

披碱草是禾本科披碱草属多年生优质牧草，具有极强的抗环境胁迫能力。来源于披碱草(Elymus dahuricus Turcz.)的H⁺焦磷酸化酶蛋白EdHP1受干旱、高盐、低磷和低钾等非生物胁迫的诱导，过表达EdHP1基因能够提高转基因烟草对干旱、高盐、低磷和低钾胁迫的抗性(参见申请公布号为CN 102311488 A的中国专利申请)。然而，截止到目前为止尚未有EdHP1蛋白抗重金属铅的相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供源于披碱草(Elymus dahuricus Turcz.)的EdHP1蛋白在提高植物对重金属铅的抗性中的应用。

本发明提供了如下A-C的应用：