[发明专利]一种可视化显示植物根系受Cd胁迫程度的生物传感器及传感方法

说明书

本发明涉及一种可视化显示植物根系受Cd胁迫程度的生物传感器及传感方法，属于生物技术领域，NAC300基因的启动子序列连接GUS报告基因再导入水稻基因组中，NAC300基因启动子OsNAC300p感知外部环境中Cd胁迫程度，调控下游GUS报告基因的表达；根据GUS染色的颜色深浅来判断植物根系对受外界Cd胁迫的程度。本发明方便快捷，能在较短的时间内鉴别Cd对水稻根系的胁迫情况，且不需要昂贵的仪器设备；另外使用颜色变化程度来显示植物根系受到Cd胁迫的程度，这种可视化的方式符合现代研究报告的需求。因此，本发明在相关商业产品开发和科学研究方面有较好推广前景。

技术领域

本发明涉及一种可视化显示植物根系受Cd胁迫程度的生物传感器及传感方法，属于生物技术领域。

背景技术

镉(Cd)是环境中毒性最强的重金属元素之一，一旦被植物吸收进入食物链就会积累在人体内，对健康危害极大。据新华社报道，广东省食品安全委员会最近公布了2013年对广州市场上大米的抽检结果，显示有四成样品Cd超标。2011年，国务院批复了《重金属污染综合防治“十二五”规划》，体现了国家对重金属防治的高度重视。为控制和减轻Cd在植物可食部分中的积累，降低对人类健康的潜在威胁，一方面我们可以开发环境友好的修复技术开展重金属污染土壤的修复工作，另一方面，我们还可以培育低Cd等重金属吸收及积累的粮食作物品种，避免Cd通过食物链进入人体。

即使在较低浓度的Cd存在时，水稻根系的生长也会受到严重的抑制。可视化的观察水稻根系是否受到镉胁迫的影响，传统的方法是通过测定不同浓度Cd胁迫上水稻根的伸长量，这样比较费时费力，并且水稻根伸长受外界环境因素(温度，pH，营养等)影响较大，导致测量结果误差较大，而且重复性不好。另外，根系伸长实验的结果主要以数据形式呈现，可视化结果较差。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种可视化显示植物根系受Cd胁迫程度的生物传感器及传感方法，利用Cd特异性诱导的启动子连接GUS报告基因的方法可以实现可视化，其呈现的结果美观；并且这种方法非常快速简便，操作容易。

为了实现上述发明目的，本发明通过以下技术方案实现：一种可视化显示植物根系受Cd胁迫程度的生物传感器，其特征在于：NAC300基因的启动子序列连接GUS报告基因再导入水稻基因组中，NAC300基因启动子OsNAC300p感知外部环境中Cd胁迫程度，调控下游GUS报告基因的表达；根据GUS染色的颜色深浅来判断植物根系对受外界Cd胁迫的程度。

NAC300基因启动子OsNAC300p由特异性引物进行扩增，特异性引物为seq.No1所示的正向引物pGWB3-OsNAC300p-S和seq.No2所示的反向引物pGWB3-OsNAC300p-R。

一种可视化显示植物根系受Cd胁迫程度的生物传感方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)OsNAC300p-GUS转基因水稻种子的获得；

基因OsNAC300的ATG上游的2372bp序列作为启动子被特异性引物扩增；通过BP反应将启动子序列导入pDONRzeo载体，再通过LR反应将启动子序列克隆入pGWB3双元表达载体，驱动下游的GUS报道基因表达，将pGWB3-OsNAC300p载体转化到农杆菌EHA105菌株中，利用转化有pGWB3-OsNAC300p载体的农杆菌EHA105侵染水稻愈伤组织，筛选获得转pGWB3-OsNAC300p的转基因水稻幼苗，大田种植并得到OsNAC300p-GUS转基因水稻种子；

(2)利用OsNAC300p-GUS转基因水稻材料，通过GUS染色法检测植物根系受Cd胁迫程度；通过观测蓝色的深浅来判断水稻根系受胁迫的程度，蓝色越深表明Cd对植物根系胁迫越重。

可视化显示植物根系受Cd胁迫程度的生物传感方法，其特征在于，具体包括如下步骤：