一种蛋白AsT及其编码基因以及在植物耐逆性中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种蛋白AsT及其编码基因以及在植物耐逆性中的应用。本发明专利技术提供的蛋白质，命名为AsT蛋白，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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/或添加且与增强植物耐受砷酸盐胁迫的由序列1衍生的蛋白质。本发明专利技术提供了拟南芥中参与增强植物耐受砷酸盐胁迫的蛋白和基因，对于进一步阐明植物耐受砷酸盐胁迫的分子机理并通过基因工程的技术手段培育耐受砷酸盐胁迫的作物新品种具有重要的理论意义和实践意义。

【技术实现步骤摘要】
一种蛋白AsT及其编码基因以及在植物耐逆性中的应用
本专利技术涉及生物
，尤其涉及一种蛋白AsT及其编码基因以及在植物耐逆性中的应用。
技术介绍
砷属于一级致癌性重金属，在自然界广泛存在。地壳砷平均浓度为3mg·kg-1左右,位于构成地壳元素的第20位。自然界的砷化合物多以砷酸盐的形态存在。砷通过自然原因和人为原因进入大气、水和土壤中。自然原因包括：岩石风化、火山喷发、温泉流出等。人为原因包括：矿物质的开采冶炼、煤的燃烧、含砷杀虫剂除草剂化肥等的使用、以及生产制造玻璃有色金属电子设备等。人类活动使得释放到环境中的砷急剧增加,全球很多地区的土壤以及水资源中的砷浓度都显著超过安全标准。随着工农业现代化的发展，越来越多的砷酸盐流入农田和灌溉用水，长期生长在砷污染的土壤以及使用砷污染的水浇灌农作物使得粮食作物的砷含量增加，砷经由植物进入食物链，污染到粮食，最终被端上餐桌，影响人类健康。由于饮用了受到砷污染的水而导致砷中毒也是世界上许多地区面临的一个严重健康问题。获得能够增强植物耐受砷酸盐胁迫能力的基因及其编码蛋白，进而通过基因工程、等位变异等方法得到能够耐受砷酸盐胁迫的植物/作物，对于在砷污染高危地区培育可安全食用的农作物具有重要作用。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种蛋白AsT及其编码基因。本专利技术提供的蛋白质，命名为AsT蛋白，获自拟南芥(Columbia生态型)，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列1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/或添加且具有相同功能的由序列1衍生的蛋白质。为了使(a)中的蛋白质便于纯化，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表1所示的标签。表1标签的序列上述(b)中的蛋白质可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述(b)中的蛋白质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′端连上表1所示的标签的编码序列得到。编码上述蛋白质的DNA分子也属于本专利技术的保护范围，将其命名为AsT基因。上述DNA分子是如下1)-3)中任一种的DNA分子：1)编码区如序列表中序列2所示的DNA分子；2)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子；3)与1)或2)限定的DNA序列具有90％以上同源性且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子。上述严格条件可为在6×SSC、0.5％SDS的溶液中，在65℃下杂交，然后用2×SSC、0.1％SDS和1×SSC、0.1％SDS各洗膜一次。含有上述DNA分子的重组表达载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌均属于本专利技术的保护范围。可用现有的植物表达载体构建含有AsT基因的重组表达载体。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。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加工或基因表达的DNA片段。所述聚腺苷酸信号可引导聚腺苷酸加入到mRNA前体的3’端。使用AsT基因构建重组表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强型启动子或组成型启动子，它们可单独使用或与其它的植物启动子结合使用；此外，使用AsT基因构建重组表达载体时，还可使用增强子，包括翻译增强子或转录增强子，但必需与编码序列的阅读框相同，以保证整个序列的正确翻译。所述翻译控制信号和起始密码子的来源是广泛的，可以是天然的，也可以是合成的。翻译起始区域可以来自转录起始区域或结构基因。为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所用植物表达载体进行加工，如加入可在植物中表达的编码可产生颜色变化的酶或发光化合物的基因、具有抗性的抗生素标记物或是抗化学试剂标记基因等。从转基因植物的安全性考虑，可不加任何选择性标记基因，直接以逆境筛选转化植株。上述重组表达载体具体可为将AsT基因插入载体pCXSN得到的重组质粒，重组表达载体35S:AsT为在载体pCXSN的XcmI酶切位点间插入了序列表的序列2所示的AsT基因。扩增上述DNA分子全长或其任意片段的引物对也是本专利技术保护的范围。上述蛋白、上述DNA分子或上述重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在调控植物抗逆性中的应用也是本专利技术保护的范围。上述应用中，所述抗逆性为抗砷酸盐，所述砷酸盐具体为砷酸钠；所述植物为单子叶植物或双子叶植物；所述双子叶植物具体为十字花科植物；所述十字花科植物具体为拟南芥。上述蛋白、上述DNA分子或上述重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌在培育抗逆性提高转基因植物中的应用也是本专利技术保护的范围；所述抗逆性为抗砷酸盐，所述砷酸盐具体为砷酸钠；所述植物为单子叶植物或双子叶植物；所述双子叶植物具体为十字花科植物；所述十字花科植物具体为拟南芥。本专利技术另一个目的是提供一种培育抗逆性提高转基因植物的方法。本专利技术提供的方法，为将编码上述蛋白的DNA分子导入目的植物，获得转基因植物，所述转基因植物的抗逆性高于所述目的植物。上述中，所述抗逆性为抗砷酸盐，所述砷酸盐具体为砷酸钠；所述植物为单子叶植物或双子叶植物；所述双子叶植物具体为十字花科植物；所述十字花科植物具体为拟南芥。本专利技术的实验证明，本专利技术发现了拟南芥中增强植物耐受砷酸盐胁迫的蛋白和基因，对于进一步阐明植物耐受砷酸盐胁迫的分子机理并通过基因工程等技术手段培育耐受砷酸盐胁迫的作物或在砷污染高危地区培育可安全食用的农作物具有重要的理论意义和实践意义。附图说明图1为砷酸盐胁迫时AsT基因的表达检测。图2为转AsT拟南芥的分子鉴定。图3为砷酸盐胁迫条件下转AsT拟南芥的表型鉴定结果。图4为砷酸盐胁迫条件下转AsT拟南芥的主根长度和鲜重的测定结果。具体实施方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。以下的实施例便于更好地理解本专利技术，但并不限定本专利技术。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，结果取平均值。农杆菌菌株GV3101：参考文献：Leeetal.AgrobacteriumtumefacienspromotestumorinductionbymodulatingpathogendefenseinArabidopsisthaliana.PlantCell2009,21:2948-2962。实施例中的野生型拟南芥(WT)为哥伦比亚(Columbia)拟南芥col-0(从NASC订购，货号N28166，NASC:www.arabidopsis.info)。MS培养基的制备方法：将1650mgNH4NO3、1900mgKNO3、370mgMgSO4·7H2O、170mgKH2PO4、440mgCaCl2·2H2O、22.3mgMnSO4·4H2O、0.83mgKI、0.025mgCuSO4·5H2O、6.25mgH3BO5、0.025mgCoCl·6H2O、8.65mgZnSO4·7H2O、0.25mgNa2MoO4·2H2O、27.8mgFeSO4·7H2O和37.3mgNa2-EDTA溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蛋白，是如下1)或2)：1)序列表中序列1所示的蛋白质；2)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/或添加且具有相同功能由序列1衍生的蛋白质。

【技术特征摘要】
1.一种蛋白，是如下1)或2)：1)序列表中序列1所示的蛋白质；2)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/或添加且具有相同功能由序列1衍生的蛋白质。2.编码权利要求1所述蛋白质的DNA分子。3.如权利要求2所述的DNA分子，其特征在于：所述DNA分子是如下1)-3)中任一种的DNA分子：1)编码区为序列表中序列2所示的DNA分子；2)在严格条件下与1)限定的DNA序列杂交且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子；3)与1)限定的DNA序列至少具有70％、至少具有75％、至少具有80％、至少具有85％、至少具有90％、至少具有95％、至少具有96％、至少具有97％、至少具有98％或至少具有99％同源性且编码具有相同功能蛋白质的DNA分子。4.含有权利要求2或3所述DNA分子的重组载体、表达盒、转基因细胞系或重组菌。5.扩增权利要求2或3所述DNA分子全长或其任意片段的引物对。6.权利要求1所述蛋白、权利要求2或3所述DNA分子或权利要求4所述重组...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈益芳，武维华，陈云，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11