Engineering expression of mercury transporter MerC and SNARE in Arabidopsos thaliana for phytoremediation of mercury

汞转运蛋白 MerC 和 SNARE 在拟南芥中的工程表达用于汞的植物修复

基本信息

批准号：
19510094
负责人：
KIYONO Masako
金额：
$ 3万
依托单位：
Kitasato University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、毒性が軽減された形の重金属を植物に高蓄積させるための新規バイオエンジニアリングを施すことにより、汚染地域の浄化と重金属のリサイクルを目指した次世代型低負荷環境修復技術を確立することを目的とした。トランスジェニック植物の作出に際しては、(1)細菌由来の重金属トランスポーター(MerC)の植物細胞膜局在化及び重金属輸送能の付与、(2) MerCの植物解毒器官である液胞膜局在化及び重金属液胞隔離(高蓄積)能の付与という二段階構想をもっている。細菌由来のMerCは無機水銀、カドミウムを細胞外から細胞内へ輸送するトランスポーターである。また、シロイヌナズナ由来のSNAREファミリーのSYP121 は細胞膜に、AtVAM3は液胞膜に特異的に局在する一回膜貫通型の膜タンパク質である。本研究では、MerCを細胞膜や液胞膜へ効率的に輸送させるために、輸送制御タグとしてSYP121またはAtVam3 を融合したmerC-SYP121、merC-AtVAM3融合遺伝子を作成し、植物ベクターpMAT137に組換え、常法に従いシロイヌナズナに形質転換した。次に作成した遺伝子組換え植物を用いて、ゲノムPCRにより目的遺伝子のゲノムへの組換え、RT-PCRにより目的遺伝子の発現をmRNA レベルでそれぞれ確認した。さらに遺伝子組換え植物体の水銀耐性および蓄積性について検討した結果、merC-SYP121、merC-AtVAM3 遺伝子組換えシロイヌナズナにおいて、水銀耐性は野生株とそれぞれほぼ同程度であったが、水銀蓄積性は野生株に比べそれぞれ有意に上昇した。以上の結果より、merC-SYP121、merC-AtVAM3遺伝子組換え植物体は、水銀耐性を低下することなく水銀高蓄積性を示し、水銀浄化に適していると考えられた

这项研究旨在建立下一代低负载的环境修复技术，旨在通过应用新颖的生物工程来净化受污染的区域并回收重金属，以确保毒性降低的植物中重金属的高积累。在产生转基因植物时，该植物具有两个阶段的概念：（1）细菌衍生的重金属转运蛋白（MERC）定位以定位植物细胞膜和运输电位，以及（2）液泡膜的定位，MERC的植物排毒器官，以及隔离的能力（高积累）。细菌衍生的MERC是一种转运蛋白，可转运无机汞和镉从细胞外部到细胞内部。此外，Syp121是一种源自拟南芥的圈套家族，是一种专门定位在细胞膜的单膜型膜蛋白，ATVAM3是跨膜型膜。在这项研究中，为了有效地将MERC运输到细胞膜和液泡膜，MercSyp121和Merc-AtVAM3融合基因被创建为融合Syp121或ATVAM3作为传输控制标签，作为传输控制标签，并根据植物载体PMAT137重新组合，并根据常规方法转化为拟南芥thaliana。接下来，使用遗传修饰的植物，通过基因组PCR将靶基因重新组合到基因组中，并通过RT-PCR在mRNA水平上证实了靶基因的表达。此外，检查了汞的耐药性和基因改性植物的积累，汞的耐药性大致与Merc-Syp121中的野生菌株和Merc-ATVAM3重组拟南芥的野生菌株大致相同，但是汞的积累明显高于野生菌株。基于上述结果，MercSyp121和Merc-AtVAM3转基因植物表现出高汞积累而不降低汞耐药性，被认为适合汞纯化。