[发明专利]一种增强植物对镉毒害的耐受性并降低植物镉含量的编码基因及应用

说明书

本发明涉及一种增强植物对镉毒害的耐受性并降低植物镉含量的编码基因及应用。降低植物镉含量的编码基因序列如序列表SEQ ID No：l所示。本发明将降低植物镉含量的编码基因转入植物中，使植物中的上述植物耐镉及降低植物中镉含量相关蛋白编码基因过量表达，从而使植物体内的镉含量下降，进而表现为对镉耐受。本发明的植物耐镉相关蛋白及其编码基因可为农作物耐镉育种和降低农作物中的镉积累提供基因资源和技术支持。

技术领域

本发明涉及生物工程领域中一个植物耐镉相关蛋白及其编码基因与应用, 特别涉及利用该基因增强植物对镉毒害耐受及降低其体内镉含量的方法。

背景技术

镉（Cd）是稀有元素，单元素镉毒性微小，但是以化合物状态(其中为硫镉矿最常见）存在于自然界的化合物镉毒性巨大。随着社会的进步科学技术的发展，镉特有的物理和化学性质被广泛应用在工业制造中。21世纪初科学家就已经发现土壤中镉重金属污染严重，近几年在河水和植物里也检测到镉含量严重超标。镉的毒性很大，可在人体内积蓄，主要积蓄在肾脏，引起泌尿系统的功能变化；镉能够取代骨中钙，使骨骼严重软化，骨头寸断，会引起胃脏功能失调，干扰人体和生物体内锌的酶系统，导致高血压症上升。易受害的人群是矿业工作者、免疫力低下人群。所以提高作物对镉的耐受和降低对镉的吸收已经成为关系民生的大事，已经成为农业生产和食品安全进一步研究的重点，倍受世界各国政治界和学术界的关注，也是当前生命科学研究的热点。

土壤镉污染治理难度巨大，目前治理方法分为物理法、化学法和生物法。

物理法可分为物理分离修复、蒸汽浸提修复技术、固化/稳定化土壤修复技术和玻璃化修复技术，治理效果很好，适用于小面积低污染的土壤，大面积重污染可采取深埋或者换土方式。

化学法通过重金属镉经化学反应来降低含量，例如化学溶液淋洗土壤溶解镉、特定的化学络合剂沉淀镉减少植物吸收。有报道通过纳米材料螯合土壤中重金属离子，细菌-铁(hydr)氧化物缔合物利用组分可加性(CA)方法可固定土壤中的镉，但是化学法在应用的同时会生成其他污染物。

生物法主要通过种植吸附镉能力强的植物吸附镉元素后对植物进行集中处理以及微生物-植物联合修复技术进行去除镉。有报道显示植物(皂素，SAP)和鼠李糖脂（RAM）微生物生成的生物表面活性剂可去除Cd、澳大利亚植物-微生物共生体(如根瘤菌、菌根)的植物生产系统可维持营养成分减缓镉危害。生物法是绿色环保可持续发展的治理镉污染有效的方式之一。

WRKY蛋白是植物信号转导中的关键因子，在植物面临胁迫时这些蛋白质很多都会被诱导响应。WRKY蛋白是植物主要的转录因子，有正调控转录因子也有负调控转录因子，特定的WRKY因子可引起一组应激基因的表达。WRKY47是位于WRKY转录因子家族第Ⅱb组，至今关于它的研究寥寥无几。有论文（Raineri J, Wang S, Peleg Z, et al. The ricetranscription factor OsWRKY47 is a positive regulator of the response towater deficit stress[J]. Plant Molecular Biology, 2015, 88(4-5): 401-413.）曾报道出水稻WRKY47参与了抗旱反应，Oswrky47突变体对干旱表现出更高的敏感性，产量下降，而过表达Oswrky47的植株表现出更强的耐受性，但对于WRKY47响应重金属胁迫却没有被研究。

面对日益严重的环境污染问题, 寻找耐受重金属并且能降低作物中重金属含量的功能基因并阐明其功能具有重要的理论及实践意义。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种增强植物对镉毒害的耐受性并降低植物镉含量的编码基因；本发明的第二个目的是提供所述编码基因在增强植物耐镉及降低植物中镉含量的方面的应用。