[发明专利]一种来源于黑孢块菌的耐锌镉基因TmZRC1S及应用

说明书

一种来源于黑孢块菌的耐锌镉基因TmZRC1S及应用，将来源于黑孢块菌的一个预测的锌转运蛋白基因序列GSTUMT00007113001按照植物密码子偏爱性进行改造，用基因合成法进行基因人工合成，获得核苷酸序列如SEQ ID No1所示的TmZRC1S基因，构建重组表达载体并转入拟南芥中，得到了具有较强锌镉抗性和锌镉富集能力的转基因拟南芥植株。经锌、镉溶液处理后，转基因株系的生长较野生型株系好，且转基因株系中的锌镉含量显著高于野生型株系，特别是地上部锌含量是野生型株系的3.74倍、镉含量是野生型株系的3.36倍，表明本发明改造合成的TmZRC1S基因具有提高植物抗和富集锌镉的能力，可用于培育富集锌镉的植物。

技术领域

本发明属于培育富集锌镉植物技术领域，具体涉及一种来源于黑孢块菌的耐锌镉基因TmZRC1S及应用。

背景技术

长期以来，我国由于经济发展方式粗放、产业结构和布局不合理等原因，污染物排放总量居高不下，有近1/6的耕地遭受重金属污染，而且重金属污染问题正逐渐世界化，全球共有2亿多公顷耕地受到重金属污染影响，这对农产品质量安全和人体健康构成了严重威胁。根据美国国家地质局2013年1月发布的全球矿产统计数据，2012年中国镉产量为7000吨，占全球总产量的30.43%。2014年环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，锌镉的点位超标率分别为0.9%和7%，其中土壤镉污染点位超标率居所有污染物之首，是所有土地利用类型（耕地、林地、草地、未利用地）主要污染物，锌则是金属冶炼类工业园区及其周边土壤的主要污染物（北方）。

土壤中的重金属污染治理成为研究的热点。常规的重金属污染土壤修复方法有物理修复和化学修复，是建立在土壤的理化性质与重金属各存差异的相关特征的基础上，采用化学或物理方法实现土壤中重金属的固定或分离，降低其污染影响。这些方法往往步骤复杂、所需成本高，且容易造成二次污染。而一些超累积植物对重金属的富集作用也引起了广泛关注，利用植物修复重金属污染土壤具有成本低、易操作、不破坏土壤结构等优点。

转运蛋白在植物对重金属的耐性及超积累作用机制中扮演重要角色，无论是重金属的高效吸收、转运，还是重金属的区隔解毒都离不开转运蛋白的参与。在已鉴定的金属离子转运蛋白中，研究得最多的关于锌离子吸收和转运的转运体是ZIP(Zn-regulated，Iron-regulated transporter-like Protein)蛋白家族和CDF(Cation Diffusion Factor)蛋白家族。总的说来，ZIP家族的主要功能是摄取锌，而CDF家族成员主要参与锌的外排及锌在细胞内的区室化以达到解毒或贮存的目的。锌可在转录水平和翻译水平调控两类转运体的活性以维持锌在细胞和生物体水平的内稳态。

TmZRC1S基因属于CDF家族，目前尚未见到将该基因用于植物耐锌镉方面的研究报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种来源于黑孢块菌（Tuber melanosporum）的耐锌镉基因TmZRC1S及应用，将该基因转入拟南芥中，提高转基因植株抗重金属锌、镉的能力，并提高转基因植株锌、镉的累积量，可用于培育提高锌镉抗性和富集能力的植物品种。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种来源于黑孢块菌的耐锌镉基因TmZRC1S，其核苷酸序列如SEQ ID NO 1所示，它是根据植物偏爱密码子通过人工合成方法得到的，即采用大量重叠的引物通过两步PCR进行全基因的合成（PTDS）（Nucleic Acids Research，2004，32：e98）。