IaaM和ACC脫氨基酶基因的表達(dá)與植物重金屬富積效果研究.pdf

1、全球工業(yè)化的發(fā)展導(dǎo)致大量的污染物進(jìn)入環(huán)境,對(duì)人類的健康造成了極大的危害.通過污染物超富積植物吸收和降解環(huán)境中污染物的技術(shù)—植物修復(fù),已經(jīng)成為研究和開發(fā)的熱點(diǎn).用于植物修復(fù)的植物要求有高的污染物含量和大的生物量,但傳統(tǒng)的超富積植物都有生物量小、生長(zhǎng)緩慢的缺點(diǎn),限制了植物修復(fù)的應(yīng)用和推廣.為了提高修復(fù)效率,通過轉(zhuǎn)基因植物修復(fù)技術(shù)將不同目的基因轉(zhuǎn)化到生物量大、生長(zhǎng)周期短的植物中,以提高植物對(duì)污染物的抗性和富積能力.該研究將從農(nóng)桿菌中克隆的ia

2、aM基因和細(xì)菌ACC脫氨基酶基因在不同啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)入煙草和矮牽牛,研究iaaM基因的單獨(dú)表達(dá)和iaaM和ACC脫氨基酶基因的共同表達(dá)對(duì)植物重金屬抗性和組織中重金屬的含量的影響.研究發(fā)現(xiàn),iaaM基因的表達(dá)促進(jìn)了矮牽牛的生長(zhǎng),與對(duì)照相比,轉(zhuǎn)iaaM基因矮牽牛節(jié)間比對(duì)照長(zhǎng),生長(zhǎng)速度快.與對(duì)照相比,單獨(dú)表達(dá)iaaM基因的矮牽牛組織中鈷、銅的含量較高,同時(shí)轉(zhuǎn)基因矮牽牛對(duì)鈷、銅毒害變得較為敏感.同時(shí)表達(dá)iaaM和ACC脫氨基酶基因的矮牽牛對(duì)銅和

3、鈷有更強(qiáng)的耐受性,組織有較高的含量,轉(zhuǎn)化矮牽牛在鈷濃度為126μM的生根培養(yǎng)基中能夠正常生根,生長(zhǎng)四周后,地上部鈷含量為87.64mg·kg<'-1>,是未轉(zhuǎn)化植株的1.75倍.水培時(shí),通過轉(zhuǎn)化煙草對(duì)重金屬抗性和組織中重金屬含量的分析發(fā)現(xiàn),共同表達(dá)iaaM和ACC脫氨基酶基因的煙草對(duì)重金屬銅、鎘和鉛均有較高的耐受性,組織中有較高的重金屬含量.砂培時(shí),當(dāng)介質(zhì)中鎘濃度為180μM時(shí),共同表達(dá)iaaM和ACC脫氨基酶基因的煙草地上部分鎘含量為

4、1119.1mg·kg<'-1>,達(dá)到了超累積植物的要求,且根系的生長(zhǎng)未受到明顯的抑制.土培實(shí)驗(yàn)中,當(dāng)土壤中加入外源銅時(shí),相比未轉(zhuǎn)化煙草,表達(dá)iaaM基因的煙草組織中含有較高濃度的銅,但同時(shí)轉(zhuǎn)化植株對(duì)銅毒害變得敏感,共同表達(dá)iaaM和ACC脫氨基酶基因的煙草能夠忍受2.37mM的銅,與對(duì)照煙草相比,銅抗性提高了1.5倍.轉(zhuǎn)化矮牽牛和煙草對(duì)重金屬抗性及組織中重金屬含量結(jié)果分析表明,iaaM和ACC脫氨基酶基因已經(jīng)完全整合到矮牽牛和煙草的基