一個(gè)調(diào)控?cái)M南芥鎘積累及解毒的基因克隆及功能研究.pdf

1、土壤重金屬鎘(Cd)污染是一個(gè)全球面臨的環(huán)境問(wèn)題。植物修復(fù)基因工程是解決土壤鎘污染的重要途徑之一，這項(xiàng)工作的關(guān)鍵在于對(duì)植物耐受鎘毒害及其超量積累的分子機(jī)理的認(rèn)識(shí)以及關(guān)鍵基因的克隆。
　　本文圍繞正向遺傳學(xué)途徑，從化學(xué)誘導(dǎo)激活型擬南芥突變體庫(kù)XVE系統(tǒng)中篩選獲得一個(gè)抗鎘脅迫的突變體，命名為xcd1-D。利用Tail-PCR技術(shù)，克隆了XCD1基因，并對(duì)其功能進(jìn)行了研究。研究結(jié)果如下：
　　1、在75μM CdC12脅迫和10μ

2、Mβ-Estradiol誘導(dǎo)作用下，xcd1-D突變體對(duì)鎘的耐受性較野生型(WT)顯著增強(qiáng)，且xcd1-D對(duì)鎘的耐受性嚴(yán)格依賴β-Estradiol濃度，表明xcd1-D耐鎘性狀可能是由于XCD1基因的激活所致。此外，與WT相比，xcd1-D突變體對(duì)重金屬銅、鉛和過(guò)氧化氫脅迫下的耐受性沒(méi)有顯著差異，表明xcd1-D對(duì)鎘的耐受性可能具有特異性。
　　2、利用Tail-PCR技術(shù)，克隆了XCD1基因，其編碼一個(gè)(1-4)-beta甘露

3、聚糖內(nèi)水解酶，其上有一段纖維素酶結(jié)合區(qū)域。氨基酸序列比對(duì)分析顯示，XCD1與擬南芥At3g10900(83％)和At5g66460(73％)有較高的同源性，蘋果、碧桃、大豆和粳稻中也編碼類似的水解酶。
　　3、與野生型相比，35S：：XCD1過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株對(duì)鎘脅迫的耐受性顯著增強(qiáng)，進(jìn)一步證實(shí)克隆得到的XCD1基因確為At3g10890。同時(shí)，對(duì)XCD1基因敲除突變體的鎘耐受性分析顯示，突變體xcd1-1，xcd1-2，xcd1-

4、3對(duì)鎘脅迫耐受性與野生型無(wú)顯著差異，表明XCD1基因在擬南芥基因組中可能存在功能冗余。
　　4、XCD1基因的誘導(dǎo)表達(dá)導(dǎo)致突變體xcd1-D對(duì)Cd的積累顯著增加，較野生型提高了2.39倍。同樣，在鎘脅迫下，35S：：XCD1過(guò)表達(dá)轉(zhuǎn)基因植株對(duì)Cd積累也顯著增高，較WT平均提高了2.97倍。XCD1-EGFP融合蛋白的亞細(xì)胞定位顯示，XCD1基因編碼的蛋白主要分布在植物細(xì)胞壁上，暗示XCD1基因介導(dǎo)的Cd積累可能與細(xì)胞壁沉積有關(guān)。<