专利名称：一种提高植物对重金属耐受性及调节重金属定向分配的方法
技术领域：
本发明属于生物技术领域；更具体地，本发明涉及利用液泡膜转运蛋白HMT1，提高重金属耐性和调节重金属定向分配的作用机理及其用途。
背景技术：
近年来，由于现代工业的发展，越来越多的重金属，如镉、砷、铅等被排放到生物圈中。重金属镉等的污染不仅导致作物减产，更是对食品安全造成威胁。镉是生物毒性最强的重金属之一，是已知的最易在体内蓄积的IA级致癌物。食物和水中过量的镉通过食物链在人体组织和器官内的积累导致多方面的危害，包括对肾脏、肝脏的损害甚至癌症等病症。因此重金属镉等污染土壤的修复是亟待解决的环境问题，由于传统方法代价昂贵，植物修复作为一种新兴的绿色环境治理技术受到了极大的重视和广泛的应用。但是，在一些污染较为严重的国家，比如 中国，到上世纪末，农田重金属镉污染面积已达2万公顷，每年生产的镉含量超标农产品达14.6亿千克。最近，据南京农业大学研究报道中国市场上有超过10%的稻米被镉污染，已经对人类的健康构成了巨大的潜在威胁。因此，在进行植物修复的同时，减少镉等有毒重金属向可食用部位迁移可能对于具有较大范围污染的国家是更为现实的一种选择。利用分子育种降低农作物籽粒等可食用部位中镉元素含量的方法具有良好而广阔的发展前景，但是植物对重金属镉的吸收转运和抗性机制的研究还存在很多问题，尤其是向籽粒等可食用部位迁移的分子机理还很不清楚。因此，本领域还需要进行深入的研究，以开发出对重金属耐受性良好的植物；更进一步的，开发出有效降低农作物籽粒等可食用部位中有毒重金属含量的方法和产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液泡膜转运蛋白HMTl在植物中成功过表达并能提高植物对重金属耐受性和积累能力。本发明的目的还在于提供一种降低农作物籽粒等可食用部位中重金属(特别是镉)元素含量的方法。在本发明的第一方面，提供一种液泡膜转运蛋白HMTl的用途，用于提高植物对重金属的耐受性，调节重金属的定向分配或提高重金属胁迫下植物的叶绿素含量。在一个优选例中，所述的液泡膜转运蛋白HMTl用于向植物细胞的液泡内转运重金属。在另一优选例中，所述的重金属包括:镉(Cd)，砷(As)，铜(Cu)或锌(Zn)。在另一优选例中，所述HMTl是:(a)如GenBank登录号CAA78419所示氨基酸序列的蛋白；或(b)将GenBank登录号CAA78419所示氨基酸序列经过一个或多个(如1_30个；较佳地1-20个；更佳地1-10个；更佳地1-5个)氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(a)限定的蛋白功能的蛋白；(c)与GenBank登录号CAA78419所示氨基酸序列的蛋白的序列相同性高于70%，且具有(a)限定的蛋白功能的蛋白。在本发明的另一方面，提供一种提高植物对于重金属的耐受性、调节植物组织中重金属积累程度或提高重金属胁迫下植物的叶绿素含量的方法，所述方法包括:在植物中表达外源的液泡膜转运蛋白HMTl。在一个优选例中，所述方法包括:将液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒转入植物中，从而在植物中表达外源的液泡膜转运蛋白HMTl。在另一优选例中，所述方法包括:(I)提供携带表达载体的农杆菌，所述的表达载体含有液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒;(2)将植物细胞或组织或器官与步骤(I)中的农杆菌接触，从而使液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒转入植物细胞，并且整合到植物细胞的染色体上；(3)选择出转入了液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒的植物细胞或组织或器官；和(4)将步骤(3)中的植物细胞或组织或器官再生成植物。在本发明的另一方面，提供一种耐受重金属或组织中重金属积累程度不同的植物，其基因组中包括有液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒。在本发明的另一方面，提供一种调节植物组织中重金属积累程度的方法，所述方法包括:将液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒转入植物中，该液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒包括操作性连接的启动子、编码液泡膜转运蛋白HMTl的多核苷酸；其中，所述的启动子是植物特定组织特异性表达启动子，从而驱动液泡膜转运蛋白HMTl在植物特定组织中表达，促进重金属转运入该植物特定组织(较佳地，降低重金属在植物其它组织中的含量)。在一个优选例中，所述的表达盒中，编码液泡膜转运蛋白HMTl的多核苷酸的3’端，还包括终止子。在另一优选例中，所述的植物特定组织选自(但不限于):根、莖、叶、种子，种皮。在另一优选例中，所述的植物是包括可食用组织的植物，所述的启动子是植物的非食用组织特异性表达启动子，从而将重金属转运入植物的非食用组织(较佳地，降低重金属在植物可食用组织中的含量)。在另一优选例中，所述的非食用组织特异性表达启动子是植物根特异性表达启动子。所述的根特异性表达启动子选自但不限于=Adh启动子，NTl启动子，ZmGLUl启动子等。在另一优选例中，所述的启动子是植物地上部分组织的特异性启动子。在另一优选例中，所述的植物地上部分组织的特异性启动子是CAB2启动子。在另一优选例中，所述方法包括:(I)提供携带表达载体的农杆菌，所述的表达载体含有所述的液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒；
(2)将植物细胞或组织或器官与步骤(I)中的农杆菌接触，从而使液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒转入植物细胞，并且整合到植物细胞的染色体上；(3)选择出转入了液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒的植物细胞或组织或器官；和(4)将步骤(3)中的植物细胞或组织或器官再生成植物。在本发明的另一方面，提供一种液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒，其包括操作性连接的启动子、编码液泡膜转运蛋白HMTl的多核苷酸；其中，所述的启动子是植物特定组织特异性表达启动子。在本发明的另一方面，提供所述的液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒的用途，用于调节植物组织中重金属积累程度，促进重金属转运入该植物特定组织，降低重金属在植物其它组织中的含量。在本发明的另一方面，提供一种组织中重金属积累程度不同的植物，其基因组中包括有液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒，该液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒包括操作性连接的启动子、编码液泡膜转运蛋白HMTl的多核苷酸；其中，所述的启动子是植物特定组织特异性表达启动子，该启动子驱动液泡膜转运蛋白HMTl在植物特定组织中表达，促进重金属转运入该植物特定组织(较佳地，降低重金属在植物其它组织中的含量)。本发明的其它方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。
图1、改造后的SpHMTl能够互补酵母突变体Ahmtl的镉敏感表型。A、酵母镉抗 性平板实验。Δ hmtl突变体酵母(LK100)中分别转化空载体pARTl (V/LK100),含有酵母本身 5’ utr 的 SpHMTl (HMTI/LK100)和改造过的 Kozak-HMTl (KHMTI/LK100)，转化空载体的野生型酵母(V/Sp223)作为正对照。B、镉浓度梯度下的酵母生长曲线。图2、RT-PCR分析SpHMTl在转基因拟南芥中的表达情况。A、35S:SpHMTl/Col-04周转基因拟南芥茎叶中SpHMTl的表达情况。W2-11，W3_13和W7-3分别代表将35S/SpHMTl:cmyc-pBI121转化Col-O后获得的三个独立株系。转基因拟南芥根中SpHMTl的表达情况同该图。B、35S:SpHMTl/cadl_34周转基因拟南芥茎叶中SpHMTl的表达情况。M10-8和M1-12分别代表将35S/SpHMTl:cmyc-pBI121转化cadl_3后获得的两个独立株系。转基因拟南芥根中SpHMTl的表达情况同该图。C、Adh: SpHMTI/Co1-04周转基因拟南芥根中SpHMTl的表达情况。A5-9和A26-4分别代表Adh/SpHMTl:cmyc-pBI121转化Col-O后获得的两个独立株系。D, Adh:SpHMTI/Co1-04周转基因拟南芥茎叶中SpHMTl的表达情况。图3、SpHMTl在野生型拟南芥中的过表达能增强植物对重金属的抗性。Α-D、种子表面消毒后分别在添加 50 μ M CdCl2 (A)，150 μ M KH2AsO4 (B) ,40 μ MCuSO4(C)或150μΜ ZnSO4 (D)的1/4XMS平板上垂直生长4周。E、A-D图中植物的鲜重。其中Cd50中50表示培养基中Cd含量50 μ Μ，As 150表示培养基中As含量150 μ Μ，依次类推。F、A_D图中植物(全株幼苗)的相应重金属含量。数据为三次独立实验的平均值土标准差，每次实验中包括> 100株植物，**P < 0.01。W2-11和W7-3分别代表将35S/SpHMTl: cmyc_pBI121转化Col-Ο后获得的两个独
立株系。图4、BSO抑制了 SpHMTl转基因植株对重金属的抗性和积累。A-B、种子表面消毒后在分别添加10 μ M CdCljP 0.5mM BSO(A)或者0.5mM BSO (B)的1/4 X MS平板上垂直生长20天。C、A和B图中植物的鲜重。D、转基因植株各组织中镉含量检测。其中，S表示茎，L表示莲座叶，R表示根。数据为三次独立实验的平均值土标准差，每次实验中包括> 100株植物。W2-11和W7-3分别代表将35S/SpHMTl: cmyc_pBI121转化Col-Ο后获得的两个独立株系。图5、SpHMTl在拟南芥PCs缺失突变体cadl_3中的过表达不能增强重金属抗性和积累。A、种子表面消毒后在1/4 XMS平板上垂直生长7天。B、种子表面消毒后在添加5 μ M CdCl2的1/4XMS平板上垂直生长20天。
C、A和B图中植株的鲜重。D、A和B图中植株的镉浓度。CK代表对照条件(普通1/2 XMS板培养)。数据为3次独立实验的平均值土标准差，每次实验中包括> 100株植物。Μ10-8 和 Μ1-12 分别代表将 35S/SpHMTl: cmyc_pBI121 转化 cadl-3 后获得的两个独立株系。图6、镉在液泡和原生质体间的分配。A、镉在Col-0，cadl-3及其相应的转基因植物W2-11和M10-8叶片原生质体和液泡中的含量。植物酸性磷酸酶(ACP)活性作为镉含量的换算标准。数据为三次独立实验的平均值土标准误。B、镉在胞质和液泡中的分配比率。数值代表液泡中镉含量在整个原生质体中所占的比率。图7、植物螯合肽(PCs)在液泡中的含量。植物酸性磷酸酶(ACP)活性作为PCs含量的换算标准。数据为三次独立实验的平均值土标准误。PC2，PC3，PC4分别代表不同链长的PC分子，数字即PC分子共同结构(Y -Glu-Cys) n-Gly 中 η 的值。图8、SpHMTl在根中的特异性表达增加植物对Cd2+的抗性。水培4周的植物分别以ΙΟμΜ CdCl2处理7天后，提取莲座叶叶绿素含量进行比较。数据为平均值土标准差，每次实验中包括> 8株植物。Control为正常培养条件。A5-9和A26-4分别代表Adh/SpHMTl: cmyc-pBI121转化Col-O后获得的两个独立株系。图9、SpHMTl在根中的特异性表达能降低植物地上部分和种子中的重金属含量。Α-C、水培 4 周的植物分别以 10 μ M CdCl2 ⑷，100 μ M KH2AsO4 ⑶或 20 μ MCuSO4(C)处理3天后，取材测量根(R)和莲座叶(L)中相应的重金属含量。D-F、水培2周的植物分别以5 μ M CdCl2⑶，KH2AsO4 (E)或CuSO4 (F)处理直到种子成熟后，取材测量种子中相应的重金属含量。数据为三次独立实验的平均值土标准差，每次实验中包括> 8株植物。A5-9和A26-4分别代表Adh/SpHMTl: cmyc-pBI121转化Col-O后获得的两个独立株系；W2-11代表将35S/SpHMTl:cmyc-pBI121转化Col-O后获得的株系。图10、SpHMTl在地上部分的特异性表达能改变重金属镉的分布。A、水培4周的植物分别以ΙΟμΜ CdCl2处理3天，取材测量根(R)和莲座叶(L)中相应的重金属含量。B、水培2周的植物分别以5 μ M CdCl2处理直到种子成熟后，取材测量种子中相应
的重金属含量。数据为三次独立实验的平均值土标准差，每次实验中包括> 8株植物。C20-2 和 C23-1 分别代表 CAB2/SpHMTl: cmyc-pBI121 转化 Col-Ο 后获得的两个独立株系；W2-11代表将35S/SpHMTl:cmyc-pBI121转化Col-O后获得的株系。
具体实施例方式本发明人经过广泛的研究，找到一种对于提高植物对重金属的耐受性以及调节植物组织中重金属积累 程度有用的基因一一液泡膜转运蛋白HMTl基因(HMTl)。本发明的基因可应用于植物品种的改良，包括:提高植物对于重金属的抵抗力；调节植物不同的组织、器官中重金属的含量；减少植物可食用部位中重金属的含量；提高重金属胁迫下植物组织中的叶绿素含量。本发明为运用转基因等分子育种技术培育植物新品种提供了非常有价值的基因资源。本发明中，对于适用于本发明的植物(或作物)没有特别的限制，只要其适合进行基因的转化操作，如各种农作物、花卉植物、或林业植物等。所述的植物比如可以是(不限于):双子叶植物、单子叶植物、或裸子植物。更具体地，所述的植物包括(但不限于):小麦、大麦、黑麦、水稻、玉米、高梁、甜菜、苹果、梨、李、桃、杏、楼桃、草莓、木莓、黑莓、豆、扁豆、豌豆、大豆、油菜、芥、罂粟、齐墩果、向日葵、椰子、蓖麻油植物、可可豆、花生、葫芦、黄瓜、西瓜、棉花、亚麻、大麻、黄麻、柑桔、梓檬、葡萄柚、菠菜、苘苣、芦笑、洋白菜、大白菜、小白菜、胡萝卜、洋葱、土豆、西红柿、青椒、鳄梨、桂皮、樟脑、烟叶、坚果、咖啡、茄子、甘蔗、茶叶、胡椒、葡萄树、蚝麻草、香蕉、天然橡胶树和观赏植物等。作为一种优选方式，所述的“植物”包括但不限于:十字花科、禾本科、蔷薇科。比如，所述的“植物”包括但不限于:十字花科芸薹属的大白菜、小白菜，十字花科鼠耳芥属植物如拟南芥，禾本科的水稻、小麦、玉米等，此外还包括烟草、瓜果、蔬菜、油菜等等。如本文所用，“分离的”是指物质从其原始环境中分离出来(如果是天然的物质，原始环境即是天然环境)。如活体细胞内的天然状态下的多聚核苷酸和多肽是没有分离纯化的，但同样的多聚核苷酸或多肽如从天然状态中同存在的其他物质中分开，则为分离纯化的。如本文所用，“分离的液泡膜转运蛋白分离的SpHMTl蛋白”或“分离的SpHMTl多肽”是指SpHMTl蛋白基本上不含天然与其相关的其它蛋白、脂类、糖类或其它物质。本领域的技术人员能用标准的蛋白质纯化技术纯化SpHMTl蛋白。基本上纯的多肽在非还原聚丙烯酰胺凝胶上能产生单一的主带。
如本文所用，植物的“可食用组织(器官)”指来自于植物体的，可以直接作为食品或可以被加工为食品的植物组织(器官)。一些农作物中，“可食用组织(器官)”例如:禾本科作物如水稻、小麦的种子(含或不含种皮)，薯类植物如甘薯的块根，十字花科植物如大白菜的叶子。 如本文所用，植物的“非食用组织(器官)”指来自于植物体的，通常不被作为食品或也不被加工为食品的植物组织(器官)。一些农作物中，“非食用组织(器官)”例如:禾本科作物如水稻、小麦的茎、叶、根，薯类植物如甘薯的茎、蔓，十字花科植物如大白菜、拟南芥的根。如本文所用，“表达盒”在这里是指重组DNA分子，它包含预期的核酸编码序列，这个序列编码SpHMTl蛋白；这个DNA分子还包含转录在体外或体内可操作的连接编码序列所必需的或预期的适合的调控元件。“调控元件”在这里指的是可控制核酸序列表达的核苷酸序列。可作为典范的调控元件包括启动子，转录终止序列或上游调节区，这些调控元件有助于核酸的复制、转录、转录后修饰等。此外，调控元件还可以包括:增强子，内核糖体进入位点(IRES)，复制起点，多腺苷酸化信号等。如本文所用，所述的“操作性相连”或“可操作地连于”指这样一种状况，即线性DNA序列的某些部分能够调节或控制同一线性DNA序列其它部分的活性。例如，如果启动子控制序列的转录，那么它就是可操作地连于编码序列。如本文所用，所述的“启动子”或“启动子区(域)”是指一种核酸序列，其通常存在于目的基因编码序列的上游(5’端)，能够引导核酸序列转录为mRNA。一般地，启动子或启动子区提供RNA聚合酶和正确起始转录所必需的其它因子的识别位点。在本文中，所述的启动子或启动子区包括启动子的变体，其通过插入或删除调控区域，进行随机或定点突变启动子等来获得。如本文所用，“组织特异性启动子”又称“器官特异性启动子”，在这类启动子调控下，基因往往只在某些特定的器官或组织部位表达，并表现出发育调节的特性。通常，如果在某组织或器官中mRNA以比在其它组织或器官中高至少10倍，优选至少高100倍，更优选至少高1000倍水平被表达，则该启动子被认为是组织或器官特异性的。如本文所用，所述的“含有”，“具有”或“包括”包括了“包含”、“主要由......构
成”、“基本上由......构成”、和“由......构成”；“主要由......构成”、“基本上
由......构成”和“由......构成”属于“含有”、“具有”或“包括”的下位概念。液泡膜转运蛋白HMTl
液泡膜转运蛋白HMTl蛋白，也称为:PC-金属复合物液泡膜转运蛋白、液泡金属转运蛋白、PC-转运蛋白、植物螯合肽(素)转运蛋白、重金属耐受因子。已有的研究发现，在多种生物中均发现了编码HMTl蛋白的HMTl基因，例如酵母、果蝇和线虫中分别存在SpHMTl (Z14055), DmHMTl (EU571211)和 CeHMTl (AF497513)基因。本发明的多肽(蛋白)可以是重组多肽、天然多肽、合成多肽，优选的是重组多肽。本发明的多肽可以是天然纯化的产物，或是化学合成的产物，或使用重组技术从原核或真核宿主(例如，细菌、酵母、高等植物、昆虫和哺乳动物细胞)中产生。根据重组生产方案所用的宿主，本发明的多肽可以是糖基化的，或可以是非糖基化的。本发明的多肽还可包括或不包括起始的甲硫氨酸残基。
本发明还包括HMTl蛋白的片段、衍生物和类似物。如本文所用，术语“片段”、“衍生物”和“类似物”是指基本上保持本发明的HMTl蛋白相同的生物学功能或活性的多肽。本发明的多肽片段、衍生物或类似物可以是(i)有一个或多个保守或非保守性氨基酸残基(优选保守性氨基酸残基)被取代的多肽，而这样的取代的氨基酸残基可以是也可以不是由遗传密码编码的，或(ii)在一个或多个氨基酸残基中具有取代基团的多肽，或(iii)成熟多肽与另一个化合物(比如延长多肽半衰期的化合物，例如聚乙二醇)融合所形成的多肽，或(iv)附加的氨基酸序列融合到此多肽序列而形成的多肽(如前导序列或分泌序列或用来纯化此多肽的序列或蛋 白原序列，或融合蛋白)。根据本文的定义这些片段、衍生物和类似物属于本领域熟练技术人员公知的范围。在本发明中，术语“ SpHMTI蛋白”指具有提高植物耐受镉等重金属能力或可以调节植物组织中重金属积累程度的GenBank登录号CAA78419序列的多肽。该术语还包括具有提高植物耐受镉等重金属能力的、GenBank登录号CAA78419序列的变异形式。这些变异形式包括(但并不限于):若干个(通常为1-50个，较佳地1-30个，更佳地1-20个，最佳地1-10个，还更佳如1-8个或1-5个)氨基酸的缺失、插入和/或取代，以及在C末端和/或N末端添加一个或数个(通常为20个以内，较佳地为10个以内，更佳地为5个以内)氨基酸。例如，在本领域中，用性能相近或相似的氨基酸进行取代时，通常不会改变蛋白质的功能。又比如，在C末端和/或N末端添加或减少一个或数个氨基酸通常也不会改变蛋白质的功能。该术语还包括SpHMTl蛋白的活性片段和活性衍生物。多肽的变异形式包括:同源序列、保守性变异体、等位变异体、天然突变体、诱导突变体、在高或低的严紧度条件下能与SpHMTl蛋白DNA杂交的DNA所编码的蛋白、以及利用抗SpHMTl蛋白的抗血清获得的多肽或蛋白。本发明还提供了其他多肽，如包含SpHMTl蛋白或其片段的融合蛋白。除了几乎全长的多肽外，本发明还包括了 SpHMTl蛋白的可溶性片段。通常，该片段具有SpHMTl蛋白序列的至少约20个连续氨基酸，通常至少约30个连续氨基酸，较佳地至少约50个连续氨基酸，更佳地至少约80个连续氨基酸，最佳地至少约100个连续氨基酸。本发明还提供SpHMTl蛋白或多肽的类似物。这些类似物与天然SpHMTl蛋白的差别可以是氨基酸序列上的差异，也可以是不影响序列的修饰形式上的差异，或者兼而有之。这些多肽包括天然或诱导的遗传变异体。诱导变异体可以通过各种技术得到，如通过辐射或暴露于诱变剂而产生随机诱变，还可通过定点诱变法或其他已知分子生物学的技术。类似物还包括具有不同于天然L-氨基酸的残基(如D-氨基酸)的类似物，以及具有非天然存在的或合成的氨基酸(如β、Y-氨基酸)的类似物。应理解，本发明的多肽并不限于上述例举的代表性的多肽。修饰(通常不改变一级结构)形式包括:体内或体外的多肽的化学衍生形式如乙酰化或羧基化。修饰还包括糖基化。修饰形式还包括具有磷酸化氨基酸残基(如磷酸酪氨酸，磷酸丝氨酸，磷酸苏氨酸)的序列。还包括被修饰从而提高了其抗蛋白水解性能或优化了溶解性能的多肽。在本发明中，“SpHMTl蛋白保守性变异多肽”指与GenBank登录号CAA78419的氨基酸序列相比，有至多30个，较佳地至多20个，更佳地至多10个，更佳地至多5个，最佳地至多3个氨基酸被性质相似或相近的氨基酸所替换而形成多肽。这些保守性变异多肽最好根据表I进行氨基酸替换而产生。表I
权利要求
1.一种液泡膜转运蛋白HMTl的用途，用于提高植物对重金属的耐受性、调节重金属的定向分配或提高重金属胁迫下植物的叶绿素含量。
2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的液泡膜转运蛋白HMTl用于向植物细胞的液泡内转运重金属。
3.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述的重金属包括:镉，砷，铜或锌。
4.一种提高植物对于重金属的耐受性、调节植物组织中重金属积累程度或提高重金属胁迫下植物的叶绿素含量的方法，其特征在于，所述方法包括:在植物中表达液泡膜转运蛋白 HMTl。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法包括:将液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒转入植物中，从而在植物中表达液泡膜转运蛋白HMTl。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括: (1)提供携带表达载体的农杆菌，所述的表达载体含有液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒; (2)将植物细胞或组织或器官与步骤(I)中的农杆菌接触，从而使液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒转入植物细胞，并且整合到植物细胞的染色体上； (3)选择出转入了液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒的植物细胞或组织或器官；和 (4)将步骤(3)中的植物细胞或组织或器官再生成植物。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的调节植物组织中重金属积累程度的方法包括: 将液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒转入植物中，该液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒包括操作性连接的启动子、编码液泡膜转运蛋白HMTl的多核苷酸； 其中，所述的启动子是植物特定组织特异性表达启动子，从而驱动液泡膜转运蛋白HMTl在植物特定组织中表达，促进重金属转运入该植物特定组织。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的植物是包括可食用组织的植物，所述的启动子是植物的非食用组织特异性表达启动子，从而将重金属转运入植物的非食用组织。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的非食用组织特异性表达启动子是植物根特异性表达启动子； 较佳地，所述的根特异性表达启动子包括:Adh启动子，NTl启动子，ZmGLUl启动子。
10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的启动子是植物地上部分组织的特异性启动子。
11.一种液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒，其包括操作性连接的启动子、编码液泡膜转运蛋白HMTl的多核苷酸；其中，所述的启动子是植物特定组织特异性表达启动子。
12.权利要求11所述的液泡膜转运蛋白HMTl的表达盒的用途，用于调节植物组织中重金属积累程度，促进重金属转运入该植物特定组织。
全文摘要
本发明涉及一种提高植物对重金属耐受性及调节重金属定向分配的方法。本发明首次将液泡膜转运蛋白HMT1基因在植物中表达，提高了植物对重金属的耐受性。并通过该基因的组织特异性表达，实现重金属在植物体内的定向分配。本发明的基因可应用于植物品种的改良，包括提高植物对于重金属的抵抗力；调节植物不同的组织、器官中重金属的含量；减少植物可食用部位中重金属的含量；促进植物修复；提高镉等重金属胁迫下植物的叶绿素含量等。本发明为运用转基因等分子育种技术培育植物新品种提供了非常有价值的基因定向表达操作方法。
文档编号A01H5/00GK103184237SQ20111045417
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年12月29日
发明者龚继明, 黄婧 申请人:中国科学院上海生命科学研究院