金属硫蛋白(metallothionein,MT)MT3是人体中参与重金属解毒的主要蛋白,前期研究表明啤酒酵母(Saccharomyces c erevisiae)α因子信号肽(MF-α)介导重组蛋白EGFP分泌到植物体外。但是目前还没有研究报道转基因植物中过量表达分泌型MT3对植物重金属镉(Cd)的富集能力是否有影响。本研究通过人工方法合成MF-α信号肽、增强型绿色荧光蛋白(enhanced green fluorescent protein,EGFP)和MT3的融合基因MF-α-EGFP-MT3,构建该融合基因的植物表达载体pK-35S-MF-α-EGFP-MT3,转化野生型(WT)烟草和天竺葵获得转基因植物。通过电化学方法检测转基因植物MT3转录水平、转基因植物根系分泌液中EGFP-MT3蛋白的水平。用Cd溶液处理转基因植物,通过表型观察和电化学方法检测根、茎和叶中Cd的含量。结果表明,转基因烟草和天竺葵中都有MT3基因的转录;且根系分泌EGFP-MT3蛋白的量大约为0.45~0.68 mg·g-1(以鲜质量计)。100μmol·L-1的Cd溶液处理转基因烟草植株,表型变化分析发现转基因植株受损情况低于WT,近根部叶片叶绿素含量显著高于WT,说明EGFP-MT3的分泌可降低Cd的毒害作用。转基因烟草植株根、茎和叶片对Cd的富集量比WT高约40%。用50μmol·L-1的Cd溶液处理转基因天竺葵植株,结果表明转基因植株根对Cd的富集量比WT高约30%,茎对Cd的富集量比WT高约4倍。以上结果证明过量表达EGFP-MT3可以提高转基因烟草和天竺葵对Cd的富集能力,可能是EGFP-MT3分泌根系表面增加转基因植物根系对Cd的吸附作用,同时在转基因植物组织细胞内积累的EGFP-MT3也可增加植物组织对Cd的富集作用。
