[发明专利]TT1基因在提高植物和微生物抗重金属能力中的用途

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及TT1基因在提高植物和微生物抗重金属能力中的用途。

技术背景

土壤是人类赖以生存的主要资源之一，它是生态环境的重要组成部分，也是地球化学循环的储存库，对环境变化具有高度的敏感性，所以土壤污染是环境污染的重要环节。近年来，随着现代工业的发展和农业生产的现代化，工业三废的排放，农业化肥与有机农药的大量施用，生活污水的不断排放，城市污泥，矿床的开采等大量的污染物进入土壤环境，土壤污染日益严重。其中重金属污染是当今面积最广，危害最大的环境问题之一。

重金属是在工业生产和生物学效应方面均具有重要意义的一大类元素，在化学概念上，还没有明确的的定义，但是目前还是有了广为接受的概念，那就是元素的密度大于6g/cm3，具有金属性质(延展性、导电性、稳定性、配位特性等，且原子数目大于20的元素)。环境污染方面所涉及的重金属主要是指生物毒性显著的汞、镉、铅、铬以及类金属砷，还包括具有毒性的重金属锌、铜、钴、镍、锡、钒等。

当土壤中的重金属含量积累到一定程度，会对土壤植物系统产生毒害作用，导致土壤退化、农作物的产量和品质下降，每年因重金属污染带来的粮食减产达1000多万吨，被重金属污染的粮食每年达1200万吨，直接年经济损失在200多亿元。另外，重金属可以通过植物的吸附作用进入植物体内，另外还可以通过径流和淋洗等作用污染地表水和地下水，最终能通过接触和食物链等途径危害人们的生命健康。由于重金属污染毒性机制和生物效应的复杂性，重金属污染一直是被当做研究的热点。因此，土壤重金属污染的治理对于环境质量的改善十分重要，土壤重金属污染的修复也是环境可持续发展的必然要求。

目前，治理土壤重金属污染的途径主要有2种：一是利用物理的、化学的方法试图清除土壤或水体的重金属污染。二是利用植物、微生物自身，结合现代生物技术来治理污染。后者已成为环境科学的热点和前沿领域，该技术普遍被认为具有物理、化学修复方法所无法比拟的费用低廉、不破坏场地结构、不造成地下水二次污染、可以美化环境的作用、易为社会接受等优点，发展前途十分广阔。

植物修复技术：

1983年，Chaney提出利用超富集植物清除土壤重金属污染的思想，该思想于九十年代逐步被应用于锌、铜、镍、镉、砷等重金属污染土壤的修复。自此，植物修复研究逐渐发展成一门新兴的环境技术，即利用自然生长的或通过遗传工程培育的植物种植于污染环境中，通过植物系统及其根际微生物群落将污染物移除、挥发或转变的技术。

微生物修复技术：

土壤微生物作为地球化学物质循环和能量转换的主要参与者，土壤微生物对重金属等污染物胁迫的响应要比同一环境中的动物和植物更加灵敏。重金属污染的微生物修复是利用微生物的生物活性对重金属的亲合吸附或转化为低毒产物，从而降低重金属的污染程度。目前应用微生物的高效降解、转化能力在治理重金属污染方面已经取得了良好效果。

然而，利用植物、微生物修复技术还存在一定的局限性：超富集植物虽具有较强的重金属吸收能力，但植物种类少，通常植株矮小、生物量低、生长缓慢，因而修复效率低；另外，微生物对环境变化较为敏感，某些环境中物质会对微生物产生毒性，降解转化过程所涉及的生化反应受到抑制而影响处理效果。解决这些问题的根本途径在于研究这类生物的耐受重金属的分子机制，克隆各类重金属耐受的相关基因，通过基因工程手段获得可直接用于修复污染的转基因生物。在申请人之前递交的中国专利申请200810045667.8中记载了分离自油菜的新基因，命名为TT1。

综上可知，重金属污染已成为世界各国共同关注的问题。对于植物抗重金属机制的研究和抗重金属基因工程方面的工作已有表明通过生物技术手段，将抗重金属机制中相关基因导入植物体内得到抗重金属转基因植株将会成为植物抗重金属改良的一种新的育种途径，对于作物的生产和抗重金属种质的筛选具有重要的意义。但是目前本领域很少有可供选用的抗重金属基因。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为提高植物和微生物抗重金属能力的转基因技术领域提供一种新的有效选择。

本发明解决该技术问题的技术方案是提供了TT1基因在提高植物或微生物抗重金属能力中的用途。

其中，上述TT1基因的核苷酸序列：

(1)：如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列；

或(2)：在(1)限定的核苷酸序列中经过取代、缺失或添加至少一个核苷酸衍生所得的核苷酸序列，且与SEQ ID NO.1的序列编码功能相同或相似的多肽。也能提高植物或微生物的抗重金属能力。