抗镉相关蛋白在调控植物的抗镉性及对镉的积累中的应用制造技术

本发明专利技术公开了抗镉相关蛋白在调控植物的抗镉性及对镉的积累中的应用。本发明专利技术所提供的抗镉相关蛋白在调控植物的抗镉性、调控植物对镉的积累、培育抗镉性增强的植物或培育对镉的积累量增高的植物中的应用；抗镉相关蛋白为序列1的第1-227位、序列1的第81-474位、序列1的第81-227位或序列1所示的蛋白质，或在上述蛋白质的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的具有相同功能的蛋白质。实验证明，在实际运用中可以利用CRRP调控野生型对镉的积累和对镉的抗性，也可以选育对镉的积累量高和抗镉性的植株。

Application of cadmium resistant proteins in controlling cadmium resistance and accumulation of cadmium in plants

The present invention discloses the application of cadmium resisting related protein in controlling cadmium resistance of plant and accumulation of cadmium. The application of cadmium resistance related protein provided by the invention in the regulation of plant resistance to cadmium and cadmium accumulation in the regulation of plant cultivation, cadmium resistance enhanced plant cultivation or accumulation of cadmium in plants; cadmium resistance related protein sequence 1-227, sequence 1, sequence 1 bit 81-474 the 1 section 81-227 or shown in sequence 1 protein or amino acid sequence in the protein after replacing and / or deletion and / or addition of one or several amino acid residues of the protein with the same function. The experiments proved that CRRP can regulate cadmium accumulation and cadmium resistance in wild type, and can also plant cadmium accumulation and cadmium resistance.

【技术实现步骤摘要】
抗镉相关蛋白在调控植物的抗镉性及对镉的积累中的应用
本专利技术涉及生物
中抗镉相关蛋白在调控植物的抗镉性及对镉的积累中的应用。
技术介绍
目前重金属污染日益严重。重金属具有生物累积性，其污染很难自然降解，如铅、镉等重金属进入土壤环境，会长期蓄积并破坏土壤的自净能力，使土壤成为污染物的“储存库”。自然界中的重金属通过食物链进入人体，对人类的生命安全造成威胁。镉不是生物体的必需元素，对动物和植物的危害都很大。镉在植物体内积累可影响植物的光合作用、呼吸作用、气体交换、营养运输、抗氧化系统等，从而造成植物叶片皱缩失绿，根部褐化，生长停滞，最后使植物凋亡。叶绿体是镉敏感的细胞器之一。在镉胁迫下，叶绿体结构、光合作用、电子传递链以及参与光合作用的酶都会受到伤害，从而产生活性氧反应(ROS)，光合速率降低等不良反应。植物修复是一种具有成本低，处理设施简单，适合大规模应用，利于土壤生态系统保持，对环境扰动小等特点的绿色修复方式。随着分子生物学和应用遗传工程的发展，运用转基因技术提高植物修复效率成为植物修复研究领域的重点和热点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是如何提高植物的抗镉性及对镉的积累量。为解决上述技术问题，本专利技术首先提供了抗镉相关蛋白在下述a1)、a2)、a3)或a4)中的应用：a1)调控植物的抗镉性；a2)调控植物对镉的积累；a3)培育抗镉性增强的植物；a4)培育对镉的积累量增高的植物；所述抗镉相关蛋白，其名称为CRRP，是如下A1)、A2)、A3)、A4)、A5)或A6)：A1)氨基酸序列为序列1的第1-227位的蛋白质；A2)氨基酸序列为序列1的第81-474位的蛋白质；A3)氨基酸序列为序列1的第81-227位的蛋白质；A4)氨基酸序列为序列1的蛋白质；A5)在A1)、A2)、A3)或A4)的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的具有相同功能的由A1)、A2)、A3)或A4)衍生的蛋白质；A6)在A1)、A2)、A3)、A4)或A5)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质。其中，序列1由474个氨基酸残基组成。序列1的第236-474位为GFP的序列。为了使A1)、A2)、A3)、A4)或A5)中的蛋白质便于纯化，可在A1)、A2)、A3)、A4)或A5)的氨基末端或羧基末端连接上如下表所示的标签。表、标签的序列标签残基序列Poly-Arg5-6(通常为5个)RRRRRPoly-His2-10(通常为6个)HHHHHHFLAG8DYKDDDDKStrep-tagII8WSHPQFEKc-myc10EQKLISEEDL上述CRRP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CRRP的编码基因可通过将序列表中序列2的第1-681位、序列2的第241-1425位、序列2的第241-681位或序列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′端连上上表所示的标签的编码序列得到。其中序列2所示的DNA片段编码序列1所示的蛋白质。上述应用中，所述植物可为双子叶植物(如拟南芥)或单子叶植物。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了与CRRP相关的生物材料在所述a1)、所述a2)、所述a3)或所述a4)中的应用；所述生物材料为下述B1)至B14)中的任一种：B1)编码CRRP的核酸分子；B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体；B4)含有B2)所述表达盒的重组载体；B5)含有B1)所述核酸分子的重组微生物；B6)含有B2)所述表达盒的重组微生物；B7)含有B3)所述重组载体的重组微生物；B8)含有B4)所述重组载体的重组微生物；B9)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系；B10)含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系；B11)含有B1)所述核酸分子的转基因植物组织；B12)含有B2)所述表达盒的转基因植物组织；B13)含有B1)所述核酸分子的转基因植物器官；B14)含有B2)所述表达盒的转基因植物器官。上述应用中，B1)所述核酸分子为如下b1)、b2)、b3)、b4)、b5)或b6)：b1)核苷酸序列是序列2的第1-681位的cDNA分子或DNA分子；b2)核苷酸序列是序列2的第241-1425位的cDNA分子或DNA分子；b3)核苷酸序列是序列2的第241-681位的cDNA分子或DNA分子；b4)核苷酸序列是序列2的cDNA分子或DNA分子；b5)与b1)、b2)、b3)或b4)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码CRRP的cDNA分子或基因组DNA分子；b6)在严格条件下与b1)、b2)、b3)或b4)限定的核苷酸序列杂交，且编码CRRP的cDNA分子或基因组DNA分子。其中，序列2由1425个核苷酸组成，编码序列1所示的蛋白质。序列2的第1-240位编码序列1的第1-80位的蛋白质(将其命名为TP)，序列2的第241-681位编码序列1的第81-227位的蛋白质，序列2的第682-705位编码序列1的第228-235位的GFP，序列2的第706-1425位编码序列1的第236-474位的GFP。上述应用中，B2)所述表达盒中，B1)所述核酸分子的表达由序列3所示的DNA分子或35S启动子启动。本领域普通技术人员可以很容易地采用已知的方法，例如定向进化和点突变的方法，对本专利技术的编码CRRP的核苷酸序列进行突变。那些经过人工修饰的，具有与本专利技术分离得到的CRRP的核苷酸序列75％或者更高同一性的核苷酸，只要编码CRRP且具有CRRP功能，均是衍生于本专利技术的核苷酸序列并且等同于本专利技术的序列。这里使用的术语“同一性”指与天然核酸序列的序列相似性。“同一性”包括与本专利技术的编码序列1的第1-227位、序列1的第81-474位、序列1的第81-227位或序列1所示的氨基酸序列组成的蛋白质的核苷酸序列具有75％或更高，或85％或更高，或90％或更高，或95％或更高同一性的核苷酸序列。同一性可以用肉眼或计算机软件进行评价。使用计算机软件，两个或多个序列之间的同一性可以用百分比(％)表示，其可以用来评价相关序列之间的同一性。上述应用中，所述严格条件是在2×SSC，0.1％SDS的溶液中，在68℃下杂交并洗膜2次，每次5min，又于0.5×SSC，0.1％SDS的溶液中，在68℃下杂交并洗膜2次，每次15min；或，0.1×SSPE(或0.1×SSC)、0.1％SDS的溶液中，65℃条件下杂交并洗膜。上述75％或75％以上同一性，可为80％、85％、90％或95％以上的同一性。上述应用中，B2)所述的含有编码CRRP的核酸分子的表达盒(CRRP基因表达盒)，是指能够在宿主细胞中表达CRRP的DNA，该DNA不但可包括启动CRRP基因转录的启动子，还可包括终止CRRP基因转录的终止子。进一步，所述表达盒还可包括增强子序列。可用于本专利技术的启动子包括但不限于：组成型启动子，组织、器官和发育特异的启动子，和诱导型启动子。启动子的例子包括但不限于：花椰菜花叶病毒的组成型启动子35S：来自西红柿的创伤诱导型启动子，亮氨酸氨基肽酶("LAP",Chao等人(19本文档来自技高网...

【技术保护点】
蛋白质在下述a1)、a2)、a3)或a4)中的应用：a1)调控植物的抗镉性；a2)调控植物对镉的积累；a3)培育抗镉性增强的植物；a4)培育对镉的积累量增高的植物；所述蛋白质为如下A1)、A2)、A3)、A4)、A5)或A6)：A1)氨基酸序列为序列1的第1‑227位的蛋白质；A2)氨基酸序列为序列1的第81‑474位的蛋白质；A3)氨基酸序列为序列1的第81‑227位的蛋白质；A4)氨基酸序列为序列1的蛋白质；A5)在A1)、A2)、A3)或A4)的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的具有相同功能的由A1)、A2)、A3)或A4)衍生的蛋白质；A6)在A1)、A2)、A3)、A4)或A5)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质。

【技术特征摘要】
1.蛋白质在下述a1)、a2)、a3)或a4)中的应用：a1)调控植物的抗镉性；a2)调控植物对镉的积累；a3)培育抗镉性增强的植物；a4)培育对镉的积累量增高的植物；所述蛋白质为如下A1)、A2)、A3)、A4)、A5)或A6)：A1)氨基酸序列为序列1的第1-227位的蛋白质；A2)氨基酸序列为序列1的第81-474位的蛋白质；A3)氨基酸序列为序列1的第81-227位的蛋白质；A4)氨基酸序列为序列1的蛋白质；A5)在A1)、A2)、A3)或A4)的氨基酸序列中经过取代和/或缺失和/或添加一个或几个氨基酸残基得到的具有相同功能的由A1)、A2)、A3)或A4)衍生的蛋白质；A6)在A1)、A2)、A3)、A4)或A5)的N端或/和C端连接标签得到的融合蛋白质。2.与权利要求1所述蛋白质相关的生物材料在权利要求1所述a1)、所述a2)、所述a3)或所述a4)中的应用；所述生物材料为下述B1)至B14)中的任一种：B1)编码权利要求1所述蛋白质的核酸分子；B2)含有B1)所述核酸分子的表达盒；B3)含有B1)所述核酸分子的重组载体；B4)含有B2)所述表达盒的重组载体；B5)含有B1)所述核酸分子的重组微生物；B6)含有B2)所述表达盒的重组微生物；B7)含有B3)所述重组载体的重组微生物；B8)含有B4)所述重组载体的重组微生物；B9)含有B1)所述核酸分子的转基因植物细胞系；B10)含有B2)所述表达盒的转基因植物细胞系；B11)含有B1)所述核酸分子的转基因植物组织；B12)含有B2)所述表达盒的转基因植物组织；B13)含有B1)所述核酸分子的转基因植物器官；B14)含有B2)所述表达盒的转基因植物器官。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：B1)所述核酸分子为如下b1)、b2)、b3)、b4)、b5)或b6)：b1)核苷酸序列是序列2的第1-681位的cDNA分子或DNA分子；b2)核苷酸序列是序列2的第241-1425位的cDNA分子或DNA分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海燕，李靖锐，袁金红，
申请(专利权)人：中国科学院植物研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11