【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及基因工程領域，涉及一種柳樹尿苷二磷酸葡萄糖-4-表異構酶基因spuge1在植物重塑細胞壁成分、減少細胞器鎘含量及提高抗鎘性的應用。
技術介紹
1、土壤在人類生產、生活、生存中起到重要的作用，重金屬污染土壤會對植物和人類健康造成嚴重的風險。cd是植物的非必需元素，具有生物毒性強和分布廣泛的特點，常以化合物形態分布于自然界中，在生態系統中具有很強的遷移性，是影響植物生長的主要重金屬污染之一。研究發現，cd在植物組織中過量積累會導致植物生長遲緩、植株矮化、根系褐化、葉片黃化脫落等，光合速率和葉綠素含量的降低也會嚴重影響光合作用，導致細胞膜損傷，破壞細胞結構，進而導致一系列生理生化平衡的失調。
2、植物細胞壁是植物生物量的主要組成部分，并保護植物細胞免受脅迫攻擊。植物細胞壁是高度動態的結構，可以在植物生長過程中重塑，并對各種實驗應激做出反應。植物細胞壁的基因改造被認為是一種有前途的方法，可以改善植物生長和植物對環境脅迫的抗性。
3、udp-glucose?4-epimerase是目前研究比較清楚的一類核苷酸糖轉化酶，它催化了udp-d-葡萄糖(udp-glucose，udp-glc)與udp-d-半乳糖(udp-galactose，udp-gal)之間的轉化。udp-d-半乳糖是半乳糖參與生物合成過程的活性形式，它是植物合成細胞壁多糖的重要物質，在植物細胞壁果膠、半纖維素、纖維素以及胞質的多糖中都含有大量半乳糖殘基；udp-d-半乳糖還與多種植物糖蛋白的核心寡糖連接，參與細胞信號轉導過程；它還是貯存
4、植物修復是利用植物固定提取等方式去除土壤鎘的過程，對環境友好、可實現原位修復、增加碳匯。柳樹是高效吸收鎘的木本植物，能夠有效移除土壤中30-50％的鎘，目前已廣泛應用在國內外鎘污染土壤修復工程中，但在高鎘立地環境中，超富集柳樹如何能提高抗性，吸附鎘的機理還不清楚，負責柳樹細胞壁解毒的關鍵基因及其功能尚不明確。因此挖掘并解析負責柳樹鎘吸收解毒關鍵基因的生物學功能，能為利用基因工程提高柳樹修復能力提供重要的基因資源。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供尿苷二磷酸葡萄糖-4-表異構酶基因spuge1及其在抗鎘中的應用。本專利技術利用柳樹中的關鍵基因，提高了轉基因植株在鎘脅迫中的耐受能力，對鎘污染土壤修復工程具有重要意義。
2、為了實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：
3、本專利技術提供了一種尿苷二磷酸葡萄糖-4-表異構酶基因spuge1，所述spuge1基因的編碼序列如序列表seq?id?no?1所示。
4、本專利技術還提供了一種重組表達質粒，所述質粒能特異表達spuge1。
5、優選地，所述質粒能提高植物對鎘的抗性。
6、本專利技術還提供了一種抗鎘污染的轉基因植株，其特征在于，所述轉基因植株是由上述重組表達質粒轉化到根瘤農桿菌eha?105中，再由根瘤農桿菌eha?105導入宿主細胞培育而成。
7、優選地，所述宿主細胞來自于擬南芥細胞組織。
8、本專利技術還提供了一種抗鎘的重組質粒構建方法，具體包括以下步驟：
9、s1、pcr擴增spuge1的編碼序列，并純化pcr產物；
10、s2、將純化產物轉如大腸桿菌top10并測序獲得spuge1-pclone007-top10菌株；
11、s3、以spuge1-pclone007-top10菌株為模板，獲得含有兩個限制性位點xbai和bamhi的cds序列，通過雙酶切方法獲得spuge1-pcambia2301-ky重組表達質粒。
12、優選地，步驟s1中所述pcr擴增過程的反應液配制如下：1μl?cdna為模板，1.5μl正向和反向引物10μmol，5μl?2mm?dntps，3μl?25mm?mgso4，5μl?10×pcr緩沖液，1μlkod酶和32μl?ddh2o。
13、優選地，所述pcr流程如下：預變性：95℃10min；變性：95℃50s；退火：58℃50s；延伸：72℃60s，循環35次，延伸72℃10分鐘。
14、本專利技術還提供了上述尿苷二磷酸葡萄糖-4-表異構酶基因spuge1或上述重組表達質?；蛏鲜鲛D基因植株在提高植物抗鎘中的應用。
15、本專利技術的有益效果：
16、本專利技術首次從柳樹中提取到尿苷二磷酸葡萄糖-4-表異構酶基因spuge1，其具有轉運鎘的活性，利用該基因構建擬南芥轉基因植株，可以提高植株對鎘的耐受性。該基因應用于植物工程中，對鎘污染土壤修復工程具有重要意義。
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1.尿苷二磷酸葡萄糖-4-表異構酶基因SpUGE1，其特征在于，所述SpUGE1基因的編碼序列如序列表SEQ?ID?NO?1所示。
2.一種重組表達質粒，其特征在于，所述質粒能特異表達SpUGE1。
3.根據權利要求2所述質粒，其特征在于，所述質粒能提高植物對鎘的抗性。
4.一種抗鎘污染的轉基因植株，其特征在于，所述轉基因植株是由權利要求2所述重組表達質粒轉化到根瘤農桿菌EHA?105中，再由根瘤農桿菌EHA?105導入宿主細胞培育而成。
5.根據權利要求4所述轉基因植株，其特征在于，所述宿主細胞來自于擬南芥細胞組織。
6.一種抗鎘的重組質粒構建方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述構建方法，其特征在于，步驟S1中所述PCR擴增過程的反應液配制如下：1μL?cDNA為模板，1.5μL正向和反向引物10μmol，5μL?2mM?dNTPs，3μL?25mM?MgSO4，5μL?10×PCR緩沖液，1μLKOD酶和32μL?ddH2O。
8.根據權利要求7所述PCR擴增過程，其特
9.權利要求1所述尿苷二磷酸葡萄糖-4-表異構酶基因SpUGE1或權利要求2-3任一項所述重組表達質粒或權利要求4-5任一項所述轉基因植株在提高植物抗鎘中的應用。
10.權利要求1所述尿苷二磷酸葡萄糖-4-表異構酶基因SpUGE1或權利要求2-3任一項所述重組表達質粒在減少植物細胞壁鎘含量中的應用。
...【技術特征摘要】
1.尿苷二磷酸葡萄糖-4-表異構酶基因spuge1，其特征在于，所述spuge1基因的編碼序列如序列表seq?id?no?1所示。
2.一種重組表達質粒，其特征在于，所述質粒能特異表達spuge1。
3.根據權利要求2所述質粒，其特征在于，所述質粒能提高植物對鎘的抗性。
4.一種抗鎘污染的轉基因植株，其特征在于，所述轉基因植株是由權利要求2所述重組表達質粒轉化到根瘤農桿菌eha?105中，再由根瘤農桿菌eha?105導入宿主細胞培育而成。
5.根據權利要求4所述轉基因植株，其特征在于，所述宿主細胞來自于擬南芥細胞組織。
6.一種抗鎘的重組質粒構建方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述構建方法，其特征在于，步驟s1中所述pcr擴增過程...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周潔，王璞，張玨，
申請(專利權)人：江蘇省林業科學研究院，
類型：發明
國別省市：
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