莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因在调控莱茵衣藻镉耐受性中的应用制造技术

本发明专利技术公开了莱茵衣藻

Application of Cre01.g046237.t1.1 gene in the regulation of Rhine Rhine Chlamydomonas reinhardtii in cadmium tolerance

The present invention discloses Rhine Chlamydomonas

【技术实现步骤摘要】
莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因在调控莱茵衣藻镉耐受性中的应用
本专利技术涉及生物
和环境污染治理领域，具体涉及莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因在调控莱茵衣藻镉耐受性中的应用。
技术介绍
随着现代工业化的不断提高，环境污染已经成为全球化的问题，由于一些工厂的不合理开发和工业的不合理发展导致了一系列的环境污染问题，其中污染最严重的是水体和大气。重金属镉的污染就是其中的一种主要工业污染，无论工业废气和废水，还是汽车尾气等里面都含有大量的镉，随着工业废水废气和汽车尾气的不断排放，又因为水体和大气都具有流动性，使重金属污染在水体、土壤、大气中不断的积累，最后生态环境遭到破坏，人类的生存和发展受到威胁。目前重金属镉的污染已经越来越严重，如何科学地进行重金属镉的污染治理和回收已经成为了科学研究中的重点和热点问题。目前，对重金属污染的治理主要有物理化学法和生物法。相比较而言，传统的物理化学法往往成本较高、操作复杂的特点，更适合集中处理高浓度的重金属污染区域。而相对来说大流域、低浓度的重金属污染治理来说生物法则具有更多的优势。能够吸附和代谢重金属的微生物种类主要包括一些工程细菌、真菌和藻类等。相对于工程细菌和真菌容易造成二次污染来说，藻类是进行重金属污水治理和回收的一种理想材料。莱茵衣藻是一种单细胞的真核生物，能够进行光合作用，又被称为“绿色酵母”。莱茵衣藻基因组测序工作已经完成，有利于进一步研究重金属镉的代谢调控网络。同时莱茵衣藻遗传转化体系较为成熟，易获得突变体，并且衣藻细胞易培养，生长繁殖快，是一种重要的研究模式生物。本专利技术中通过获得的氯化镉抗型突变藻株，进一步鉴定得到了与重金属镉调控相关的基因Cre01.g046237.t1.1及其编码蛋白，可应用于镉污染水域的治理中，同时进一步研究Cre01.g046237.t1.1基因在衣藻重金属镉代谢调控中的作用，能够为生物法重金属镉的治理奠定理论基础。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因在调控莱茵衣藻镉耐受性中的应用。基于Cre01.g046237.t1.1基因调控莱茵衣藻镉耐受性的功能，本专利技术的目的还在于提供莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因在提高莱茵衣藻镉耐受性中的应用，提供莱茵衣藻镉耐受性增强藻株的获得方法以及镉耐受性增强藻株的应用等。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：本专利技术通过将含巴龙霉素抗性基因的aphⅧ片段随机插入衣藻中得到了明显抗氯化镉的莱茵衣藻突变藻株(HM24)，进一步鉴定发现突变藻株的抗镉性是由于aphⅧ片段插入到Cre01.g046237.t1.1基因的第9个外显子中造成的。Cre01.g046237.t1.1基因位于衣藻第1号染色体的6484612-6500252位置，其CDS序列如SEQIDNO:1所示。基于上述发现，本专利技术的目的之一是提供莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因在调控莱茵衣藻镉耐受性中的应用。所述Cre01.g046237.t1.1基因的核苷酸序列为下述序列中的一种：(1)包含如SEQIDNO:1所示6795bp的核苷酸序列；(2)包含编码SEQIDNO:2所示蛋白质的核苷酸序列；(3)包含与SEQIDNO:1所示核苷酸序列具有90％以上的同源性且编码相同功能蛋白质的核苷酸序列。所述Cre01.g046237.t1.1基因的编码蛋白为下述蛋白中的一种：(1)包含如SEQIDNO:2所示氨基酸序列；(2)包含由SEQIDNO:2所示氨基酸序列经若干个氨基酸的取代、缺失或者增加等变化且衍生出的具有与SEQIDNO:2所示蛋白相同活性的衍生蛋白。本专利技术的目的之二是提供上述莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因在提高莱茵衣藻镉耐受性中的应用。通过降低莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因的表达、使Cre01.g046237.t1.1基因失活或缺失Cre01.g046237.t1.1基因提高莱茵衣藻镉耐受性。本专利技术的目的之三是提供利用上述莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因提高莱茵衣藻镉耐受性的方法。所述方法为通过降低莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因的表达、使Cre01.g046237.t1.1基因失活或缺失Cre01.g046237.t1.1基因提高莱茵衣藻镉耐受性。本专利技术的目的之四是提供一种莱茵衣藻镉耐受性增强藻株。所述镉耐受性增强藻株为不含Cre01.g046237.t1.1基因活性的Cre01.g046237.t1.1基因突变株或Cre01.g046237.t1.1基因缺失株，或Cre01.g046237.t1.1基因表达下降的Cre01.g046237.t1.1因表达缺陷株。本专利技术的目的之五是提供一种莱茵衣藻镉耐受性增强藻株的获得方法。所述获得方法包括：通过插入突变或者定点突变的方法获得莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因突变株，通过构建Crispr载体进而获得莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因缺失株，通过构建RNAi干涉载体进而获得莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因表达缺陷株。本专利技术的目的之六是提供上述莱茵衣藻镉耐受性增强藻株在重金属镉污染的监测、检测与治理中的应用。根据莱茵衣藻的Cre01.g046237.t1.1基因表达缺陷株、Cre01.g046237.t1.1基因突变株或Cre01.g046237.t1.1基因缺失株可以在较高浓度的含重金属镉的环境中生长的特性，其可应用于镉污染的监测、检测和治理中，尤其可应用于污水中镉的监测、检测和治理中，为生物法污水处理提供一种新的生物材料。同时，研究Cre01.g046237.t1.1基因在衣藻重金属镉代谢调控网络中的作用机制，可进一步为生物法污水治理提供理论基础。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术发现的Cre01.g046237.t1.1基因及其编码蛋白，是一种新发现的与重金属镉调控相关的基因及蛋白，还未见相关研究报道。(2)本专利技术采用的获得重金属镉抗型突变藻株的方法简单、技术体系成熟，可进一步改进和应用到其他的藻类或模式植物中。(3)本专利技术中Cre01.g046237.t1.1基因因插入突变形成的重金属镉抗型突变体与野生型衣藻相比，具有显著的抗重金属镉的特性，能够进一步用于研究Cre01.g046237.t1.1基因在镉吸附和代谢调控中的作用机制。(4)藻类是研究生物法治理重金属水体污染的重要模式生物，本专利技术中获得的Cre01.g046237.t1.1基因突变体(HM24)表现出了显著的抗重金属镉的特性，相对于野生型衣藻而言，能够在含较高浓度镉的环境下生存，可应用到镉污染水域的治理与重金属镉的回收中，为污水治理提供新生物材料。附图说明图1为pJMG-aphⅧ质粒酶切后琼脂糖凝胶电泳图。图2为野生型莱茵衣藻21gr和氯化镉抗性衣藻突变体HM24在含0.6mM氯化镉的固体平板上的生长对比图。图3为氯化镉抗性衣藻突变体(HM24)经RESDA-PCR后琼脂糖凝胶电泳图。图4为氯化镉抗性衣藻突变体(HM24)的Cre01.g046237.t1.1基因的插入突变位点示意图。具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
莱茵衣藻

【技术特征摘要】
1.莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因在调控莱茵衣藻镉耐受性中的应用，其特征在于：所述Cre01.g046237.t1.1基因的核苷酸序列为下述序列中的一种：（1）包含如SEQIDNO:1所示的核苷酸序列；（2）包含编码SEQIDNO:2所示蛋白质的核苷酸序列；（3）包含与SEQIDNO:1所示核苷酸序列具有90%以上的同源性且编码相同功能蛋白质的核苷酸序列。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述Cre01.g046237.t1.1基因的编码蛋白为下述蛋白中的一种：（1）包含如SEQIDNO:2所示氨基酸序列；（2）包含由SEQIDNO:2所示氨基酸序列经若干个氨基酸的取代、缺失或者增加等变化且衍生出的具有与SEQIDNO:2所示蛋白相同活性的衍生蛋白。3.莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因在提高莱茵衣藻镉耐受性中的应用，其特征在于：通过降低莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因的表达、使Cre01.g046237.t1.1基因失活或缺失Cre01.g046237.t1.1基因提高莱茵衣藻镉耐受性。4.一种提高莱茵衣藻镉耐受性的方法，其特征在于：通过降低莱茵衣藻Cre01.g046237.t1.1基因的表达、使C...

【专利技术属性】
技术研发人员：李丽丽，田广梅，章伟雄，田诚，周俊飞，胡潇，曾诗乐，陈斌，丁梅，胡长峰，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42