超积累植物伴矿景天镉耐受基因SpMT2的分离及功能鉴定

作者：彭佳师; 易红英; 龚继明^*

来源：生物工程学报, 2020, 36(03): 541-548.

DOI：10.13345/j.cjb.190159

• 重金属
• 镉
• 植物修复
• 超积累植物
• 金属硫蛋白

超积累植物由于其对重金属具有地上部超积累以及超耐受等特性,不仅是研究植物离子转运及毒性耐受的理想模式,而且在植物修复的发展和应用中具有不可替代的作用。伴矿景天是近年在我国境内发现的一种景天科镉(Cd)/锌(Zn)超积累植物。为鉴定其富集和耐受Cd的关键基因,笔者构建了其酵母表达cDNA文库,利用酵母的遗传互补系统筛选到一个极大提高了酵母抗Cd能力的基因SpMT2。SpMT2属于富含半胱氨酸(Cys)的金属硫蛋白(Metallothionein)家族。亚细胞定位表明SpMT2表达于酵母细胞质中,并特异地提高酵母对Cd的抗性。进一步研究发现SpMT2的表达显著降低了酵母液泡中Cd含量,但酵母吸收的总Cd含量无显著变化。推测抗性增加是由于SpMT2在酵母细胞质中通过螯合Cd从而降低Cd对酵母的毒害。qRT-PCR分析表明SpMT2在伴矿景天的根和地上部都高丰度表达,且不受Cd诱导变化。鉴于SpMT2也定位于植物细胞质中,结合上述结果,推测SpMT2可能在伴矿景天细胞质中螯合Cd,在降低Cd毒害的同时可能还保持Cd在细胞质中的流动性,从而在Cd长途转运过程中也发挥重要作用。

• 单位
  生命科学学院; 湖南科技大学; 中国科学院; 植物分子遗传国家重点实验室