[发明专利]PvARRP1蛋白及其编码基因在砷转运解毒和积累中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及PvARRP1蛋白及其编码基因在砷转运解毒和积累中的应用。

背景技术

砷是一种有毒的化学元素，其常见的存在形式为砷酸盐[Arsenate,As(V)]或亚砷酸盐[Arsenic,As(III)]。

砷污染在国内外都是一个非常突出的环境问题，我国是世界上砷污染最严重的国家之一。人类的经济活动可以直接导致较为严重的砷污染，包括矿石的冶炼、煤的燃烧、矿渣的抛弃、制革废物、染料生产、木材防腐、含砷农药、生化武器和杀虫剂的使用等。环境中的砷对人类和动植物都有很大的危害，可以通过呼吸道、食物或皮肤接触进入人体，目前砷污染已经造成了全球很多地方与砷毒害相关的流行疾病。鉴于砷污染的严峻形势，急需进行砷污染的治理工作。

传统的土壤砷污染治理方法费用昂贵，并破坏土壤微生物和土壤结构，其实用性较低。近年来，植物修复技术为土壤砷污染修复提供了新的途径。植物修复是利用超富集植物吸收、积累环境中的污染物，并降低其毒害的生物技术。它具有传统环境修复技术所不具备的优点：治理效果较好，成本较低，无二次污染，某些金属元素甚至可回收利用等。植物修复的前提是发现或培育对重金属具有抗性且在地上部分富集重金属的植物种或基因型。植物修复的长远发展依赖于超富集植物分子机制的阐明和通过基因工程手段培育具有砷积累能力的生长较快，适应性强，生物量大的工程植物。

发明内容

本发明的目的是提供PvARRP1蛋白及其编码基因在砷转运解毒和积累中的应用。

本发明提供了一种培育转基因植物的方法，是将PvARRP1基因导入目的植物中，得到砷富集能力高于所述目的植物的转基因植物；所述PvARRP1基因为编码PvARRP1蛋白的基因；

所述PvARRP1蛋白是如下（a）或（b）：

（a）由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

（b）将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物砷转运解毒和积累相关的由序列1衍生的蛋白质。

所述PvARRP1基因具体可为如下(1）或（2）或(3）或（4）所述的DNA分子：

（1）序列表中序列2自5’末端第1至1137位核苷酸所示的DNA分子；

（2）序列表中序列2所示的DNA分子；

（3）在严格条件下与（1）或（2）限定的DNA序列杂交且编码植物砷转运解毒和积累相关蛋白的DNA分子；

（4）与（1）或（2）限定的DNA序列至少具有90%以上同源性且植物砷转运解毒和积累相关蛋白的DNA分子。

所述严格条件为在0.1×SSPE（或0.1×SSC）、0.1％SDS的溶液中，65℃条件下杂交并洗膜。

所述PvARRP1基因具体可通过重组表达载体导入所述目的植物中；所述重组表达载体为将所述PvARRP1基因导入pSN1301质粒的多克隆位点得到的重组质粒。

携带有所述基因的重组表达载体可通过使用Ti质粒、Ri质粒、植物病毒载体、直接DNA转化、显微注射、电导、农杆菌介导、基因枪等常规生物学方法转化所述生物的细胞或组织。

所述目的植物可为双子叶植物或单子叶植物。所述双子叶植物具体可为拟南芥，如哥伦比亚生态型拟南芥。

所述砷的存在形式具体可为砷酸盐（AsV），所述砷酸盐具体可为砷酸钠。

所述“砷富集能力高于所述目的植物”具体可体现为：在存在砷的环境中（特别是土壤环境），所述植物的地上部分的总砷含量高于所述目的植物。

本发明还保护一种治理存在砷污染的土壤的方法，包括如下步骤：在所述存在砷污染的土壤上种植以上任一所述方法得到的转基因植物。

本发明还保护所述PvARRP1蛋白或其编码基因在植物砷富集和/或植物砷转运解毒和/或植物砷积累中的应用。

所述植物可为双子叶植物或单子叶植物。所述双子叶植物具体可为拟南芥，如哥伦比亚生态型拟南芥。

将本发明提供的PvARRP1蛋白的编码基因导入植物，可以在土培条件下显著提高植物地上部分砷的积累，并显著增强植物对砷胁迫的抗性，本发明可用于培育具有砷抗性和砷积累能力的工程植株，并用于植物修复治理砷污染环境提供了途径。

附图说明

图1为植株在含10mg/L砷酸盐的土壤中培养70天后的表型。

图2为植株在含10mg/L砷酸盐的土壤中培养90天后地上部分各组织中总砷含量的测定。