EdHP1蛋白在提高植物对重金属铅的抗性中的应用制造技术

技术编号:13348920 阅读:79 留言:0更新日期:2016-07-15 03:00
本发明专利技术公开了一种EdHP1蛋白在提高植物对重金属铅的抗性中的应用。本发明专利技术所提供的应用具体为EdHP1蛋白或其编码基因或含有所述编码基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在如下1)或2)中的应用:1)调控植物对重金属铅的抗性;2)选育对重金属铅的抗性增强的植物品种。EdHP1基因能够提高转基因烟草对重金属铅胁迫的抗性。因此,EdHP1基因在作物抗重金属铅的遗传改良方面具有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
EdHP1蛋白在提高植物对重金属铅的抗性中的应用
本专利技术属于植物基因工程领域,涉及一种EdHP1蛋白在提高植物对重金属铅的抗性中的应用。
技术介绍
随着人类社会的不断进步和工业化进程的加快,土壤重金属污染日益突出。因其污染范围广、持续时间长、污染隐蔽、不可逆性等原因已为人们广为关注。若重金属在植物体内积累过多,会对植物产生毒害作用,使植物体内的代谢过程发生紊乱,直接影响植物生长发育,乃至造成植株死亡。铅作为一种主要的重金属污染源,其对植物引起危害的问题,已引起人们的高度重视,这方面的研究也日趋活跃。因此,培育抗重金属胁迫的植物新品种,如培育抗重金属铅胁迫的植物新品种,已经迫在眉睫。H+焦磷酸化酶(H+-pyrophosphatase,H+-PPase)是一种H+转运酶,广泛存在于植物和少数藻类、原生动物、细菌以及原始细菌中。在液泡膜上,H+-PPase能够把无机焦磷酸(PPi)水解产生的自由能和H+跨膜转运相耦联,在将PPi水解为2个Pi的同时,将细胞质中的H+经液泡膜进入液泡内,起质子泵的作用,H+-PPase与液泡膜H+-ATPase一起形成H+跨液泡膜电化学梯度,为各种溶质(如阳离子、阴离子、氨基酸和糖类等)分子跨液泡膜的次级主动运输提供驱动力。自1975年Karlsson(BiochimBiophysActa,1975)从甜菜(Betavulgaris)根中分离到钾激活的H+-PPase以来,近几十年,此酶的研究已经取得了长足的进展,并对其生理生化性质逐步达成共识。随着分子生物学研究的不断深入,人们已经成功地从拟南芥、大麦、甜菜、烟草、水稻、绿豆等众多生物体中分离到H+-PPase的cDNA。此酶的结构和特性,特别是它在植物耐盐、抗旱中的作用和调节植物生长方面的功能已经逐渐成为众多研究者关注的焦点。研究发现,H+-PPase的底物实际上是Mg2+和PPi所形成的一种络合物(Mg2PPi)。同时,游离Mg2+是H+-PPase的一个基本的辅助因子,与酶结合后,在保持酶的活性和稳定性中发挥着重要的作用。除受Mg2+激活外,H+-PPase还可能受K+和NH4+等激活。在细胞中,H+-PPase通常定位于液泡膜上,但是越来越多的研究发现,很多生物细胞内的其它一些细胞器中也有H+-PPase活性,如细胞质膜,不同细胞器中的H+-PPase蛋白在调节细胞生理活动中可能发挥着不同的功能。披碱草是禾本科披碱草属多年生优质牧草,具有极强的抗环境胁迫能力。来源于披碱草(ElymusdahuricusTurcz.)的H+焦磷酸化酶蛋白EdHP1受干旱、高盐、低磷和低钾等非生物胁迫的诱导,过表达EdHP1基因能够提高转基因烟草对干旱、高盐、低磷和低钾胁迫的抗性(参见申请公布号为CN102311488A的中国专利申请)。然而,截止到目前为止尚未有EdHP1蛋白抗重金属铅的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供源于披碱草(ElymusdahuricusTurcz.)的EdHP1蛋白在提高植物对重金属铅的抗性中的应用。本专利技术提供了如下A-C的应用:A.EdHP1蛋白在如下(1)或(2)中的应用:(1)调控植物对重金属铅的抗性;(2)选育对重金属铅的抗性增强的植物品种。B.EdHP1蛋白的编码基因在如下(1)或(2)中的应用:(1)调控植物对重金属铅的抗性;(2)选育对重金属铅的抗性增强的植物品种。C.含有EdHP1蛋白的编码基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在如下(1)或(2)中的应用:(1)调控植物对重金属铅的抗性;(2)选育对重金属铅的抗性增强的植物品种。其中,所述重组载体可为重组克隆载体,也可为重组表达载体。所述表达盒由启动子、所述EdHP1蛋白的编码基因和转录终止序列组成。在本专利技术中,以上(2)中的所述选育对重金属铅的抗性增强的植物品种的方法,具体可包括将所述EdHP1蛋白表达量较高的植株作为亲本进行杂交的步骤。在本专利技术中,以上(1)中,所述调控植物对重金属铅的抗性为提高植物对重金属铅的抗性。本专利技术还提供了培育对重金属铅的抗性增强的转基因植物的方法。本专利技术所提供的培育对重金属铅的抗性增强的转基因植物的方法,具体可包括如下步骤:向受体植物中导入EdHP1蛋白的编码基因,得到转基因植物;所述转基因植物与所述受体植物相比对重金属铅的抗性增强。在上述应用或方法中,所述EdHP1蛋白可为如下(a)或(b)所示的蛋白质:(a)氨基酸序列为序列表中序列1所示的蛋白;(b)将序列表中序列1所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物对重金属铅的抗性相关的由序列1衍生的蛋白质。为了使(a)中的EdHP1便于纯化,可在由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的氨基末端或羧基末端连接上如下所示的标签。上述(b)中的EdHP1蛋白可人工合成,也可先合成其编码基因,再进行生物表达得到。上述(b)中的EdHP1蛋白的编码基因可通过将序列表中序列2所示的DNA序列中缺失一个或几个氨基酸残基的密码子,和/或进行一个或几个碱基对的错义突变,和/或在其5′端和/或3′端连上如上所示的标签的编码序列得到。其中,序列1所示的EdHP1蛋白共由770个氨基酸残基组成,含有14个跨膜区,是一个典型的膜蛋白,同时包含三个保守区(CS1、CS2和CS3)。氨基酸同源性比较发现,EdHP1与来自大麦等10种高等植物的焦磷酸化酶基因的同源性大于86%,与大麦焦磷酸化酶基因的同源性更是高达98%,可见H+-PPase在高等植物中是高度保守的。在上述应用或方法中,所述EdHP1蛋白的编码基因(即EdHP1基因)可为如下1)或2)或3)的DNA分子:1)序列表中序列2所示的DNA分子;2)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且编码所述EdHP1蛋白的DNA分子;3)与1)或2)限定的DNA序列具有90%以上同源性,且编码所述EdHP1蛋白的编码基因的DNA分子。上述严格条件可为用6×SSC,0.5%SDS的溶液,在65℃下杂交,然后用2×SSC,0.1%SDS和1×SSC,0.1%SDS各洗膜一次。其中,序列2所示的EdHP1基因即为完整的开放阅读框,共由2313个核苷酸组成。在所述方法中,所述EdHP1蛋白的编码基因是通过含有所述EdHP1蛋白的编码基因的重组表达载体导入所述受体植物中的。所述重组表达载体可用现有的植物表达载体构建。所述植物表达载体包括双元农杆菌载体和可用于植物微弹轰击的载体等,如pBI121、pCAMBIA-1300-221、pGreen0029、pCAMBIA3301、pBin19、pCAMBIA2301、pCAMBIA1301-UbiN或其它衍生植物表达载体。所述植物表达载体还可包含外源基因的3’端非翻译区域,即包含聚腺苷酸信号和任何其它参与mRNA加工或本文档来自技高网
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【技术保护点】
EdHP1蛋白在如下(1)或(2)中的应用:(1)调控植物对重金属铅的抗性;(2)选育对重金属铅的抗性增强的植物品种。

【技术特征摘要】
1.EdHP1蛋白在如下(1)或(2)中的应用:
(1)调控植物对重金属铅的抗性;
(2)选育对重金属铅的抗性增强的植物品种;
所述EdHP1蛋白为序列表中序列1所示的蛋白。


2.EdHP1蛋白的编码基因在如下(1)或(2)中的应用:
(1)调控植物对重金属铅的抗性;
(2)选育对重金属铅的抗性增强的植物品种;
所述EdHP1蛋白为序列表中序列1所示的蛋白。


3.含有EdHP1蛋白的编码基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在如下(1)或(2)中的应用:
(1)调控植物对重金属铅的抗性;
(2)选育对重金属铅的抗性增强的植物品种;
所述EdHP1蛋白为序列表中序列1所示的蛋白。


4.根据权利要求1-3所述的应用,其特征在于:所述(1)中,所述调控植物对重金属铅的抗性为提高植物对重金属铅的抗性。


5.根据权利要求2或3所述的应用,其特征在于:所述EdHP1蛋白的编码基因为序列表中序列2所示的DNA分子。


6.根据权利要求1-3中任一所述的应用,其特征在于:所述植物为双...

【专利技术属性】
技术研发人员:陈明马有志司清林徐兆师李连城董建辉刘荣榜陈红敏
申请(专利权)人:中国农业科学院作物科学研究所
类型:发明
国别省市:北京;11

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