【摘 要】
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全球工业化的发展导致大量的污染物进入环境,对人类的健康造成了极大的危害.通过污染物超富积植物吸收和降解环境中污染物的技术—植物修复,已经成为研究和开发的热点.用于植
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全球工业化的发展导致大量的污染物进入环境,对人类的健康造成了极大的危害.通过污染物超富积植物吸收和降解环境中污染物的技术—植物修复,已经成为研究和开发的热点.用于植物修复的植物要求有高的污染物含量和大的生物量,但传统的超富积植物都有生物量小、生长缓慢的缺点,限制了植物修复的应用和推广.为了提高修复效率,通过转基因植物修复技术将不同目的基因转化到生物量大、生长周期短的植物中,以提高植物对污染物的抗性和富积能力.该研究将从农杆菌中克隆的iaaM基因和细菌ACC脱氨基酶基因在不同启动子驱动下转入烟草和矮牵牛,研究iaaM基因的单独表达和iaaM和ACC脱氨基酶基因的共同表达对植物重金属抗性和组织中重金属的含量的影响.研究发现,iaaM基因的表达促进了矮牵牛的生长,与对照相比,转iaaM基因矮牵牛节间比对照长,生长速度快.与对照相比,单独表达iaaM基因的矮牵牛组织中钴、铜的含量较高,同时转基因矮牵牛对钴、铜毒害变得较为敏感.同时表达iaaM和ACC脱氨基酶基因的矮牵牛对铜和钴有更强的耐受性,组织有较高的含量,转化矮牵牛在钴浓度为126μM的生根培养基中能够正常生根,生长四周后,地上部钴含量为87.64mg·kg<-1>,是未转化植株的1.75倍.水培时,通过转化烟草对重金属抗性和组织中重金属含量的分析发现,共同表达iaaM和ACC脱氨基酶基因的烟草对重金属铜、镉和铅均有较高的耐受性,组织中有较高的重金属含量.砂培时,当介质中镉浓度为180μM时,共同表达iaaM和ACC脱氨基酶基因的烟草地上部分镉含量为1119.1mg·kg<-1>,达到了超累积植物的要求,且根系的生长未受到明显的抑制.土培实验中,当土壤中加入外源铜时,相比未转化烟草,表达iaaM基因的烟草组织中含有较高浓度的铜,但同时转化植株对铜毒害变得敏感,共同表达iaaM和ACC脱氨基酶基因的烟草能够忍受2.37mM的铜,与对照烟草相比,铜抗性提高了1.5倍.转化矮牵牛和烟草对重金属抗性及组织中重金属含量结果分析表明,iaaM和ACC脱氨基酶基因已经完全整合到矮牵牛和烟草的基因组中并能正确表达.iaaM基因的表达能够促进植物的生长,以吸收和累积更高含量的重金属,iaaM和ACC脱氨基酶基因在同一植物中的联合表达,在促进植物生长和对重金属的吸收的同时,增强了植物对重金属的抗性,从而使植物含有更多的重金属,提高了修复的效率.
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