本申请涉及能源牧草植物基因工程，尤其涉及pveil3a在提高植物重金属胁迫耐受性中的应用。
背景技术：
1、边际土地是保障我国粮食安全最重要的战略后备资源。目前我国的基本国情是人口数量多、人均耕地资源少，因此合理利用广阔的后备土地资源将会为我国的粮食安全提供很大的助力。使用边际土地种植能源植物，既能够保证生物质产业的发展以减少对石油的过度依赖，同时又可以保障粮食安全。
2、针对重金属污染土壤修复领域，植物修复是近年来兴起的一门先进的生物修复技术，被广泛应用于降低人类活动对环境尤其是土壤和水源污染所带来的各种负面效应。与传统的物理、化学修复技术相比，植物修复技术具有工艺简单、成本低、绿色环保，且不会造成二次污染的优势。目前，如何创制高效的修复植物新资源，一直是国内土壤植物修复领域攻克的难点和热点。
3、柳枝稷属于禾本科黍属多年生c4高大草本植物，抗逆性强，能够在贫瘠、干旱或盐碱等边际土地种植，是一种优质的环境修复植物。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明中利用柳枝稷全长cdna文库克隆pveil3a基因及其编码产物以调控植物硫同化、提高植物营养利用效率及重金属抗性，在此基础上开展柳枝稷的分子设计及遗传改良，创制出营养利用率高抗逆性强的新型种质资源，综合评价其在营养匮乏环境，尤其是缺硫环境、缺氮环境和重金属胁迫环境中的耐受性和生物量，为边际土地的改造和高效利用提供了优质材料。
2、一方面，本申请提供了pveil3a蛋白或其编码基因在提高植物营养利用效率、促进植物生长和/或提高植物重金属胁迫耐受性中的应用。
3、pveil3a蛋白序列基因号为pavir.6kg367600。
4、进一步地，所述提高植物营养利用效率包括提高植物氮元素和/或硫元素的利用效率。
5、本申请中所得转基因柳枝稷最终对硫元素的利用率相比野生型提高了15.8％、氮元素提高了17.4％。
6、进一步地，所述重金属为镉离子；优选的，所述镉离子的浓度为0-200μm；更优选的，所述镉离子的浓度为0-100μm。
7、其中，所述镉离子的浓度可选自0、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、25μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm中任一浓度。
8、进一步地，所述植物为柳枝稷。
9、在一种优选的实施方式中，本申请以柳枝稷alamo为例进行实验验证。本领域技术人员可以理解的是，具体柳枝稷品种对本申请实验结果无影响，可采用方便获得的柳枝稷品种完成本申请所述技术方案。
10、进一步地，所述pveil3a蛋白的氨基酸序列如seq id no.1所示或与seq id no.1具有至少98％同一性的氨基酸序列；优选的，编码所述pveil3a蛋白的基因序列如seq idno.2所示核苷酸序列或与seq id no.2具有至少98％同一性的核苷酸序列。
11、所述pveil3a蛋白的氨基酸序列如seq id no.1所示或与seq id no.1具有98％、99％、99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％、99.6％、99.7％、99.8％或99.9％同一性的氨基酸序列；
12、编码所述pveil3a蛋白的基因序列如seq id no.2所示核苷酸序列或与seq idno.2具有98％、99％、99.1％、99.2％、99.3％、99.4％、99.5％、99.6％、99.7％、99.8％或99.9％同一性的核苷酸序列。
13、进一步地，所述促进植物生长包括促进植物在重金属胁迫环境中生长。
14、优选的，所述重金属胁迫中重金属为镉离子；优选的，所述镉离子的浓度为0-200μm；更优选的，所述镉离子的浓度为0-100μm。
15、在一种优选的实施方式中，所述在非生物胁迫条件下，促进植物生长指促进植物的根、茎、叶生长，具体包括促进主根长度、侧根长度、株高、叶长指标的提高。证明了，本申请方法构建的转基因柳枝稷与野生型柳枝稷相比具有更好的抗逆性能和生长情况。
16、另一方面，本申请还提供了一种提高植物营养利用效率、促进植物生长和/或重金属胁迫耐受性的方法，所述方法包括：提高植物中pveil3a蛋白表达水平或mrna转录水平的步骤。
17、进一步地，所述方法包括向所述植物中导入所述pveil3a蛋白的步骤；优选的，所述导入pveil3a蛋白通过导入编码pveil3a蛋白的基因序列来实现。
18、在一种优选的实施方式中，通过农杆菌遗传转化方法向所述植物中导入编码pveil3a蛋白的基因序列来实现。所述农杆菌遗传转化方法可选择通用的方法进行。
19、在上述过程中，本领域技术人员可根据实际情况选择已知质粒进行重组载体的构建并对构建的重组载体进行常规优化和修饰，也可选用常用农杆菌及其通用转化方法完成上述遗传转化过程，本申请中不对质粒种类和农杆菌种类进行强制性的限定。
20、柳枝稷作为遗传转化的材料部位可采用种子、叶、茎、根等，只要能够完成遗传转化过程即可，本申请中不对具体遗传转化方法和遗传转化材料的具体部位进行过多限制。
21、进一步地，所述pveil3a蛋白的氨基酸序列如seq id no.1所示；优选的，编码所述pveil3a蛋白的基因序列如seq id no.2所示核苷酸序列或与seq idno.2具有至少98％同一性的核苷酸序列。
22、进一步地，所述植物为柳枝稷。
23、本申请中以eil家族转录调控因子的成员eil3a在植物应对非生物胁迫中的关键作用为核心模块，深入挖掘转录因子pveil3a调控硫同化、提高营养利用效率及重金属抗性潜在的调控机制，在此基础上利用鉴定的转录因子为对象，开展柳枝稷的分子设计及遗传改良，创制营养利用率高抗逆性强的新型种质资源，综合评价其在缺硫和重金属胁迫环境中的耐受性和生物量，为边际土地的改造和高效利用提供优质材料，这对能源草的遗传育种及边际土地的改良具有非常重要的指导意义。
24、本发明具有如下有益效果：
25、本发明中首次通过调控硫同化途径的关键基因柳枝稷(panicum virgatum l.)pveil3a基因实现柳枝稷的性状改造；
26、本发明中使用基因工程手段将pveil3a蛋白于柳枝稷中过表达，获得营养转化效率增强，重金属抗性增强的柳枝稷株系，这将为边际土地的改造和高效利用及重金属污染土地的改良提供优质材料，对于提高能源植物利用具有重要的参考意义。
1.pveil3a蛋白或其编码基因在提高植物营养利用效率、促进植物生长和/或提高植物重金属胁迫耐受性中的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述提高植物营养利用效率包括提高植物氮元素和/或硫元素的利用效率。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述重金属为镉离子；优选的，所述镉离子的浓度为0-200μm；更优选的，所述镉离子的浓度为0-100μm。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述植物为柳枝稷。
5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述pveil3a蛋白的氨基酸序列如seq idno.1所示或与seq id no.1具有至少98％同一性的氨基酸序列；优选的，编码所述pveil3a蛋白的基因序列如seq id no.2所示核苷酸序列或与seq id no.2具有至少98％同一性的核苷酸序列。
6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述促进植物生长包括促进植物在重金属胁迫环境中生长。
7.一种提高植物营养利用效率、促进植物生长和/或重金属胁迫耐受性的方法，其特征在于，所述方法包括：提高植物中pveil3a蛋白表达水平或mrna转录水平的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法包括向所述植物中导入所述pveil3a蛋白的步骤；优选的，所述导入pveil3a蛋白通过导入编码pveil3a蛋白的基因序列来实现。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述pveil3a蛋白的氨基酸序列如seq idno.1所示；优选的，编码所述pveil3a蛋白的基因序列如seq id no.2所示核苷酸序列或与seq id no.2具有至少98％同一性的核苷酸序列。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述植物为柳枝稷。
