[发明专利]一种来源于葡萄的耐镉基因Vvmrp1S及其应用

说明书

一种来源于葡萄的耐镉基因Vvmrp1S及其应用，利用基因合成法将源于葡萄的Vvmrp1基因进行了改造，得到了核苷酸序列如SEQ ID No1所示的Vvmrp1S基因，并构建了重组表达载体，将耐镉基因Vvmrp1S成功导入拟南芥中，得到的转基因拟南芥植株都具有很强的抗和富集镉能力。经5mM以内镉溶液处理后，转基因株系的生物量比对照株系多，且转基因株系中的镉含量是对照株系的3‑5倍，表明本发明改造合成的Vvmrp1S基因具有提高植物抗和富集镉的能力，可用于培育富集镉植物。

技术领域

本发明属于培育富集镉植物技术领域，具体涉及一种来源于葡萄的耐镉基因Vvmrp1S及其应用。

背景技术

镉(Cd)是生物毒性最强的重金属元素，在环境中的化学活性强，移动性大，毒性持久，容易通过食物链的富集作用危及人类健康，对人体具有致病、致癌、致突变作用，能诱发肾衰变、关节炎、癌症等病。

镉易通过农作物途径进入人体造成毒害。世界卫生组织(2003)和美国环保局(1994)规定人体Cd的最大允许摄入量(ADI值)均为1μg·kg^－1·d^－1。镉是一种积累性的剧毒元素，人体某些器官中的镉含量随着年龄的增长而增加，对镉的环境行为、污染防治等方面的研究一直受到广泛关注。

随着中国城市化进程不断加快，现阶段中国对采矿、制革、冶炼、电镀、烧碱制造、垃圾焚烧、污水灌溉等行业大力发展，但由于在此过程中存在的管理制度不完善，技术相对比较落后，高效循环利用效率低等状况，从而导致了大量的重金属如铅、汞、镉、钴等一大批重金属污染物进入大气、水、土壤，引起了严重的环境污染问题。

重金属污染不仅会导致土壤生产能力的下降，而且还可以通过根部的吸收，迁移转化到农作物根茎叶及果实中去，经过食物链最后累积到人的体内，从而危害到人的身体健康。自20世纪70年代中期，我国开始有关农田土壤镉污染的调查工作，目前，我国农田重金属的含量明显增加，土壤镉污染状况越来越严重，我国镉污染的土壤面积已达20万平方千米，占我国耕地总面积的1/6，受镉污染的土壤涉及11个省和25个地区，致使每年我国粮食减产1000万吨，经济损失达200亿元，在大田作物中，农产品的主要污染物为重金属类，尤其以镉最为突出。

土壤镉污染造成我国水稻、蔬菜农产品品质下降。2000年，农业部环境监测系统对14个省会城市2110个样品的检测表明，蔬菜中重金属镉等污染超标率达到23.5％，南京郊区18个检测点青菜叶样分析表明，镉含量超过食品卫生标准，最多超17倍。

如何降低土壤环境中镉含量，减少对农作物产品的污染，保障生态系统尤其是人类健康已成为土壤植物营养与生态环境交叉领域的国际研究前沿热点和难点。

由于土壤中重金属元素不能为土壤中微生物所降解，给污染治理增加了很大的困难，因此，如何有效的将土壤中重金属元素彻底的清除将是研究的难点。常规的土壤重金属污染治理方法，如物理方法、化学方法，由于其对技术的要求比较苛刻，另外，其经济成本也比较高，而且容易造成对土壤的二次污染，修复的过程当中可能会对土壤的结构造成破坏，种种不利因素限制了其大规模的推广应用。

植物修复因其修复成本低廉、易操作、不会破坏土壤结构等众多的优点，现已发展为目前土壤重金属修复最有发展前景的技术，为土壤修复开辟了新的途径。

ABC转运蛋白又称腺苷三磷酸结合盒转运蛋白(ATP-binding cassettetransporters)，该蛋白家族是目前已知最大、最古老的蛋白家族之一。由于这种蛋白的结构中都含有一个腺苷三磷酸(ATP)的结合盒，且具有转运物质的功能，因而被称作ABC转运蛋白。