耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因和蛋白及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因和蛋白及其应用，涉及属于突变和遗传工程技术领域。耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因BnGLYI基因的核苷酸序列，其核苷酸序列如SEQ ID NO1所示；耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因BnGLYI基因的蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO2 所示。本发明专利技术为推进甘蓝型油菜优良基因资源开发，提高甘蓝型油菜耐热、耐冷性奠定了实验基础；进一步扩充了耐热、耐冷基因资源；将BnGLYI基因转化到酵母细胞，使酵母细胞的耐热和耐冷性显著提高，有望进一步提高其它微生物和植物的耐热和耐冷性。

【技术实现步骤摘要】
耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因和蛋白及其应用
本专利技术涉及突变和遗传工程
；尤其涉及一种耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因和蛋白及其应用；具体涉及一种耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因(GlyoxalaseI，BnGLYI)的核苷酸序列，涉及耐高温BnGLYI的蛋白质的氨基酸序列，BnGLYI基因在毕赤酵母中表达的重组菌株，涉及使用该基因构建表达酵母表达载体，还涉及利用上述基因序列进行酵母转化的方法。
技术介绍
种子为我们供应大多数食物和重要来源的动物以及工业原料，高质量的种子对社会经济具有重要的意义[1]。很多生物和非生物因素影响种子活力萌发和耐贮性，例如环境温度较高或者种子在储藏过程中因自身氧化产生的高温可能降低种子活力、减缓或完全抑制发芽[2]。然而，虽然目前已经有部分研究探讨了植物耐高温性分子方面、生理和遗传学研究[2]，但是对种子耐热性的研究还比较稀少。甲基乙二醛(Methylglyoxal，MG)是一种细胞毒素的代谢物，MG产生于糖酵解、氨基酸分解代谢、丙酮的正常代谢和环境逆境胁迫，在微生物、酵母、动物以及高等植物中都存在[3]。生物体内对MG的代谢主要是在乙二醛酶(glyoxalase，GLY)途径完成的，该途径包括两个酶，即乙二醛酶I(GLYI)和乙二醛酶II(GLYII)，是一种胞内酶，普遍存在于各种细胞器中。首先在GLYI作用下将MG和谷胱甘肽(glutathione，GSH)缩合成生成S-D-乳酸谷胱甘肽，降低MG的生理活性浓度，接着在GLYI的作用下将S-D-乳酸谷胱甘肽水解成无毒的GSH和D-乳酸[4]。近年来，研究发现GLYI基因是一个含多基因的基因家族[5]，不仅参与植物生长发育过程，还在植物应对生物胁迫，及重金属、高盐、干旱等非生物胁迫产生的应答反应和缓解其造成的损伤等方面起重要作用[5][6][7]，但在高等植物中，有关GLYI基因是否具有耐热性功能还鲜为报道。2002年，分离获得腾冲噬热厌氧菌中的耐高温甲基乙二醛合酶基因[8]。2010年，研究发现转化香蕉乙二醛酶基因的酿酒酵母细胞抵抗极端温度的能力大幅度提高[9]。参考文献[1]JanmohammadiM，FallahnezhadY，GolshaM，MohammadiH，2008，Controlledageingforstorabilityassessmentandpredictingseedlingearlygrowthofcanolacultivars(BrassicanapusL.).JAgricBiolSci3，22–26.[2]WahidA，GelaniS，AshrafM，FooladMR，2007，Heattoleranceinplants：anoverview.EnvironExpBot61，199–223.[3]Singla-PareekSL，ReddyMK，SoporySK，2003，Geneticengineeringoftheglyoxalasepathwayintobaccoleadstoenhancedsalinitytolerance.ProcNatlAcadSciUSA100，14672–14677.[4]PhillipsSAandThornalleyPJ，1993，Theformationofmethyglyoxalfromtriosephosphates.EurJBiochem212，101–105.[5]MustafizA，SinghAK，PareekA，SoporySK，Singla-PareekSL，2011，Genome-wideanalysisofriceandArabidopsisidentifiestwoglyoxalasegenesthatarehighlyexpressedinabioticstresses.FunctIntegrGenomics.11：293–305.[6]EsparteroJ，Sanchez-AguayoI，PardoJM，1995，MolecularcharacterizationofglyoxalaseIfromahigherplant:upregulationbystress.PlantMolBiol，29：1223–1233.[7]MustafizA，GhoshA，TripathiAK，KaurC，GangulyAK，BhaveshNS，TripathiJK，PareekA，SoporySK，Singla-PareekSL，2014，AuniqueNi2+-dependentandmethylglyoxal-induciblericeglyoxalaseIpossessesasingleactivesiteandfunctionsinabioticstressresponse.PlantJ78：951-63.[8]李蔚，于军，钟兰，王俊，孙建东，杭州华大基因研发中心，耐高温甲基乙二醛合酶基因序列及编码的多肽和制备方法。申请号01132107.5，公开号CN1364907。[9]邓成菊，张建斌，贾彩红，金志强，徐碧玉。香蕉乙二醛酶基因增强酿酒酵母对非生物胁迫抵抗能力的研究。中国生物工程杂志，2010，30(8)：22-26。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服现有技术存在的问题和不足，提供一种耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因和蛋白及其应用。本专利技术的目的是这样实现的：我们在甘蓝型油菜耐热种质资源中分离得到甘蓝型油菜的乙二醛酶基因BnGLYI，并通过酵母细胞的外源表达证明该基因具有耐热性和耐冷性，并且该基因与腾冲噬热厌氧菌的耐热GLYI基因有很大的差异，两者氨基酸的同源性仅为26％。因此，本发现不仅发现了甘蓝型油菜BnGLYI基因的新功能，并且为转基因工程菌和植物提供新的耐热、耐冷基因来源，进而提高工程菌和植物转基因产品的耐热效果，具有重要的经济、社会和生态效益。一、耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶BnGLYI基因和蛋白针对目前世界粮食作物和油料作物储藏面临的问题，以及对高温及伴随的干旱与其它逆境对植物生产和生长的影响与损失，本专利技术从耐热的甘蓝型油菜种质资源中分离克隆了新的基因BnGLYI，该基因表达产物使酵母细胞对高温和低温具有较高的抗性，而本专利技术提供的该基因表达产物的氨基酸序列与已知的GLYI蛋白存在一定差异，并且我们首次揭示了GLYI的耐热和耐冷性。这种新的基因可以应用于转化微生物和植物，使之表现对温度胁迫的耐性。本专利技术提供一种对甘蓝型油菜种子耐热和耐冷性有贡献的BnGLYI基因序列，以应用于转化微生物和植物，使之表现出对相关生物和非生物胁迫的抗逆性。甘蓝型油菜种质资源3382，由国家自然科技资源e平台(国家农作物种质资源平台)提供，其保藏号为00003382，可保证20年提供共享利用。甘蓝型油菜耐热性BnGLYI基因，其核苷酸序列如SEQIDNO1所示；甘蓝型油菜耐热性BnGLYI蛋白，由上述BnGLYI基因所编码，其氨基酸序列如SEQIDNO2所示。二、耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶BnGLYI基因和蛋白的应用①BnGLYI基因在转基因微生物中的应用转化BnGLYI基因的毕赤酵母菌株GSGLYI，获得耐热性和耐冷性；②BnGLYI基因在植物抗逆性中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因和蛋白，其特征在于：耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因BnGLYI基因的核苷酸序列，其核苷酸序列如SEQ ID NO1所示；耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因BnGLYI基因的蛋白，由权利要求1所述的BnGLYI基因所编码，其氨基酸序列如SEQ ID NO2 所示。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因，其特征在于：所述耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因的核苷酸序列如SEQIDNO1所示。2.一种耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶蛋白，其特征在于：所述耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶蛋白由权利要求1所述的耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因所编码，所述耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶蛋白的氨基酸序列如SEQIDNO2所示。3.一种耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因在转基因微生物...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍晓明，闫贵欣，高桂珍，陈碧云，许鲲，李锋，李俊，乔江伟，
申请(专利权)人：中国农业科学院油料作物研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42