[发明专利]一种利用苎麻BnXTH1基因提高植物耐镉能力的方法

说明书

本发明公开了一种利用苎麻BnXTH1基因提高植物耐镉能力的方法，所述方法具体为将BnXTH1基因在拟南芥中过表达。实验证明，通过将BnXTH1基因在拟南芥体内过表达可明显提高拟南芥耐重金属镉能力。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及苎麻BnXTH1基因在提高植物耐重金属镉能力的应用。

背景技术

镉(Cd²⁺)是最有害的重金属之一，过量的Cd²⁺会直接或间接干扰植物的光合作用、蒸腾作用和营养平衡等一系列生理过程，最终导致植物生长迟缓和死亡。植物为了在重金属污染土壤中生存和繁殖，进化出广泛的防御机制，包括金属排斥、主动外排、限制敏感组织的有毒金属分布、金属与细胞壁结合，有机分子的螯合作用的和液泡区室化，植物的细胞壁在重金属的耐性方面发挥重要作用。有相关文献报道，植物的细胞壁可以截留大部分的重金属镉，减少重金属镉进入细胞，起到“解毒”作用。苎麻也采取了同样的“解毒”策略，据报道约有48.2～61.9％的Cd分布在细胞壁上，30.2～38.1％的Cd分布在细胞质可溶性部分(包含液泡)，而细胞器中Cd含量很低。

半纤维素(hemicellulose)是细胞壁的组成成分，最近有研究表明半纤维素在细胞壁结合重金属中发挥重要作用。研究结果发现增加根系细胞壁中半纤维素的含量，可增加根系细胞壁中Cd²⁺的积累，还有研究表明半纤维素含量增加或减少与三七(Panaxnotoginseng)根细胞壁中Cd²⁺的增加或减少保持一致。另外有研究表明，根中大部分Cd²⁺固定在细胞壁的半纤维素1中，外源生长素可以通过刺激半纤维素1的合成和增加根细胞壁的镉固定能力来缓解拟南芥的镉毒性。

木葡聚糖是单子叶和双子叶植物壁中丰富的半纤维素，可以通过共价键交联纤维素微纤维以形成纤维素-木葡聚糖网络。该网络的修饰需要多种酶调节，木葡聚糖内转葡糖酶/水解酶(XTH)是其中重要的一种酶。XTH的基因家族已经在多种物种中被鉴定出来，例如拟南芥(33个)，番茄(25个)，水稻(29个)。最近的研究发现，XTH显示出具有参与重金属“解毒”新功能。

苎麻是种优质、高产、多年生的广泛栽培的纤维作物，具有很高的重金属镉的耐性能力。研究苎麻BnXTH1基因提高植物耐镉的应用，可以更加深入地揭示苎麻的耐镉性机理，为提高苎麻镉积累和耐受镉能力以及降低饲草作物中的镉改造提供理论基础。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明旨在提供一种利用苎麻BnXTH1基因提高植物耐镉能力的方法，经过实验表明，利用苎麻BnXTH1基因可以有效提高拟南芥的耐镉能力。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用苎麻BnXTH1基因提高植物耐镉能力的方法，所述方法具体为将BnXTH1基因在拟南芥中过表达。

进一步地，所述方法包括如下步骤：

S1、BnXTH1基因过表达载体的构建；

1.1)提取苎麻整株的总RNA，反转录为cDNA；

1.2)以步骤1.1)得到的cDNA为模板，采用引物BnXTH1-F和BnXTH1-R进行PCR扩增，得到带酶切位点的BnXTH1的开放阅读框；

BnXTH1-F:CCCCCGGGGACATAATGTGGTCGGAAGAT；

BnXTH1-R:CGAGCTCTCAATCCCAAGGGCTCAATG；

1.3)将表达载体pBI 121和BnXTH1片段进行酶切，酶切体系如下：

25℃反应10h后，65℃20min灭活内切酶，然后加入：