[发明专利]一种紫花苜蓿MsWRKY19基因及其在铬胁迫环境中的应用

说明书

本发明涉及一种紫花苜蓿基因MsWRKY19及其应用。本发明应用RT‑PCR和RACE技术从紫花苜蓿基因组中克隆MsWRKY19基因，其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。以非转基因植株作为对照，MsWRKY19基因在紫花苜蓿中过表达可显著提高转基因紫花苜蓿植株抗金属铬胁迫的能力以及富集土壤中金属铬的能力，在土壤环境污染治理领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体地说，涉及紫花苜蓿抗逆基因MsWRKY19及其在提高植物抗逆性和改善土壤环境中的应用。

背景技术

全球经济化的迅速发展，采矿、冶金和制造等工业向环境中排放的有毒重金属逐渐增多，造成土壤污染日益加重。据农业部调查结果显示，目前我国污水灌溉面积约1.40×10⁶hm²，其中遭受重金属污染的土地面积占污水灌溉总面积的64.8％。在土壤重金属污染中，重金属铬是主要成分之一。铬(Cr)是广泛存在于环境中的“五毒”元素之一，也是一种致畸形剂。Cr作为重要的战略性资源，被广泛应用于各种行业中。尤其化工、轻工、冶金等行业产生大量铬渣及含铬废气。Cr进入土壤后，严重的破坏了生态环境，使人类的生存、健康受到严重威胁。因此，如何有效控制Cr元素、修复土壤重金属污染，成为一项极其重要且紧迫的工作。修复土壤重金属污染主要有物理化学联用法和植物修复法。植物修复是一种理想的环境友好型修复方法，其修复过程对土壤影响小、修复效果永久、修复成本低等优点正逐步成为土壤重金属污染修复领域研究的热点。

紫花苜蓿(Medicago sativa L.)对多种重金属具有较高的富集作用，是一种很有应用前景的土壤重金属修复植物。研究显示，在重金属污染浓度为我国二级标准时，紫花苜蓿的生长不受到重金属影响。Peralta-Videa等发现紫花苜蓿生长在重金属污染环境中20天后，90％都可以正常生长。同样，还有学者认为重金属对紫花苜蓿的萌发率、根长和株高生长产生促进作用。Wang等认为低浓度CdCl₂可以促进紫花苜蓿种子的萌发。在关于吸附重金属Cr的研究中，有报道通过定量方式测定了紫花苜蓿吸附Cr的能力，在20mg·kg^-1K₂Cr₂O₇离子处理下的紫花苜蓿根、茎、叶K₂Cr₂O₇离子含量分别是对照组的64、34、5倍；经过K₂Cr₂O₇离子处理紫花苜蓿20天后，其对Cr的吸附达到1088.5mg/kg。但由于土壤修复的紧迫性，紫花苜蓿富集重金属的能力还不够理想，所以对于获得重金属超富集的紫花苜蓿植株显得尤为重要。WRKY基因是一类参与生物和非生物胁迫的植物转录因子。1994年Ishiguro和Nakamura从甘薯(Ipomoea batatas L.)基因组中分离出WRKY基因的cDNA序列。研究者们发现WRKY基因广泛参与生物和非生物胁迫下植物的应激反应。当植物受到如盐害、干旱、高温及病原菌入侵等胁迫时，WRKY基因的表达量都会上调。WRKY19是WRKY基因家族的一员，是在紫花苜蓿中发现的参与紫花苜蓿的生物与非生物胁迫应激反应的转录因子。WRKY基因参与植物的非生物胁迫反应越来越受到关注。其中重金属胁迫方向是研究的热点，然而目前国内外尚无紫花苜蓿中WRKY家族基因有关功能的报道。深入的探究WRKY基因调控紫花苜蓿对于重金属的耐受及富集的分子机制对研究WRKY家族的生物学功能具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种紫花苜蓿抗铬胁迫基因MsWRKY19及其应用。更为具体的，所述紫花苜蓿抗铬胁迫基因MsWRKY19的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本发明的另一方面提供了含有上述基因MsWRKY19的过表达载体。在本发明的一个实施例中，所述过表达载体的结构如图1所示。该过表达载体的构建方法为：