莱茵衣藻g3148.t1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 g3148.t1 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g3148.t1基因在调控莱茵衣藻镉耐受性中的应用
本专利技术属于生物
和环境污染治理领域，具体涉及莱茵衣藻g3148.t1基因在调控莱茵衣藻镉耐受性中的应用。
技术介绍
镉、汞、铅、铬、砷及其化合物，被称为“五毒”。作为五毒之一的镉，在自然界通常以化合物状态存在，一般含量较低，且对人体是非必需元素，但是当环境受到镉污染后，镉可在生物体内富集后经由食物链进入人体引起慢性中毒。镉被人体吸收后，会作用于肾脏等靶器官，从而引起尿糖，尿蛋白等，最终形成软骨病和自发性骨折。近年来引发的镉污染不断加剧，人类和动植物由此引发的疾病也层出不穷。镉污染主要来源于工业上镉矿床的开采、玻璃、陶瓷、有色金属的冶炼等。大气中镉尘的迁移沉降及工业含镉废水排放后雨水的冲刷，导致水体中镉含量超标，在植物生长过程中，使得植物生长量下降，植物生长状况变差；而人和动物生长过程中，通过水、食物、空气的利用进入体内，由于自然排泄的缓慢，在体内影响健康。目前常用中和法、金属还原法等物理化学修复技术和一些能够大量吸收、积累镉离子的植物、微生物来减轻水体镉离子中等污染问题。利用草履虫等生物监测水体环境，可以便于分析水体污染程度并且可以预防污染加重。莱茵衣藻是单细胞、光能自养型真核生物，具有鞭毛，有一个或者多个液泡，以及大型杯状叶绿体。具有培养条件简单，生长周期短，环境适应性强的特点，有“光合酵母”之称，且基因组测序已全部完成，是研究光合作用、纤毛的常用模式生物，同时因其更容易获得突变体，环境适应性强，也是水体污染监控和治理的一种理想的模式生物。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于提供莱茵衣藻g3148.t1基因在调控莱茵衣藻镉耐受性中的应用。基于g3148.t1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g3148.t1基因在降低莱茵衣藻镉耐受性中的应用，提供莱茵衣藻镉敏感型藻株的获得方法以及镉敏感型藻株的应用等。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对镉显著敏感的莱茵衣藻突变藻株，进一步鉴定发现突变藻株的镉敏感性是由于aphⅧ片段插入到g3148.t1基因第3个内含子中造成的。g3148.t1基因在JGI莱茵衣藻基因数据库中的基因编号是Cre03.g154500.t1.2，位于衣藻的第3号染色体的1828472至1833563区域，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g3148.t1基因在调控莱茵衣藻镉耐受性中的应用。所述g3148.t1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2367bp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g3148.t1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g3148.t1基因在降低莱茵衣藻镉耐受性中的应用。通过降低莱茵衣藻g3148.t1基因的表达、使g3148.t1基因失活或缺失g3148.t1基因从而降低莱茵衣藻对镉的耐受性。本专利技术的目的之三是提供利用上述莱茵衣藻g3148.t1基因降低莱茵衣藻镉耐受性的方法。所述方法为通过降低莱茵衣藻g3148.t1基因的表达、使g3148.t1基因失活或缺失g3148.t1基因来降低莱茵衣藻对镉的耐受性。本专利技术的目的之四是提供一种莱茵衣藻镉敏感型藻株。所述敏感型藻株为不含g3148.t1基因活性的g3148.t1基因突变株或g3148.t1基因缺失株，或g3148.t1基因表达下降的g3148.t1基因表达缺陷株。本专利技术的目的之五是提供一种莱茵衣藻敏感型藻株的获得方法。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g3148.t1基因突变株，通过构建Crispr载体进而获得莱茵衣藻g3148.t1基因缺失株，通过构建RNAi干涉载体进而获得莱茵衣藻g3148.t1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敏感型藻株在重金属镉污染的监测、检测中的应用。根据莱茵衣藻的g3148.t1基因表达缺陷株、g3148.t1基因突变株或g3148.t1基因缺失株对重金属镉的敏感性，只能在较低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和检测中，尤其可应用于污水中镉的监测和检测中，如所述莱茵衣藻镉敏感型藻株可以监测环境水体中的镉含量是否超标，方便检测环境中镉污染程度并起到预防或者改善环境镉污染。上述莱茵衣藻镉敏感型藻株在水体环境中重金属镉污染情况监测上具有重要应用价值，可应用于监控或者检测环境水体中重金属镉污染的状况，为水体中重金属镉的检测、以及生物法处理污水提供一种新的思路与新的材料。同时，研究g3148.t1基因在衣藻重金属镉代谢调控网络中的作用机制，可进一步为生物法治理污水提供理论基础。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术发现的g3148.t1基因及其编码蛋白是一种莱茵衣藻中新的与重金属镉调控相关的基因和蛋白，目前没有相关的研究报道。(2)本专利技术中采用的0.4mM氯化镉敏感型突变体和鉴定插入突变基因的方法简单有效，可以应用于其他模式生物。(3)本专利技术获得的g3148.t1基因突变体是通过将aphⅧ插入野生型莱茵衣藻获得，在0.4mM氯化镉上表型十分敏感，有利于进一步研究该基因在衣藻重金属镉代谢调控中的作用机制。(4)本专利技术中获得的g3148.t1基因突变体相对于野生型衣藻对重金属镉表现敏感，可以应用于镉污染水域的监控与治理中。附图说明图1为pJMG-aphⅧ质粒ECoRI酶酶切后琼脂糖凝胶电泳图。图2为野生型莱茵衣藻21gr和镉敏感型衣藻突变体KY2在0.4mM氯化镉平板上的生长对比图。图3为衣藻插入突变体KY2基因组DNA的琼脂糖凝胶电泳图。图4为镉敏感型衣藻突变体KY2经RESDA-PCR后琼脂糖凝胶电泳图。图5为镉敏感型衣藻突变体KY2的插入突变基因g3148.t1的结构和插入突变位点示意图。具体实施方式为了让该领域或者相关人员能够更好的了解这个专利技术，下面结合以下几个实施例进行说明，这些方法只是为了更好的阐述该专利技术，并不限制本专利技术。以下实施例中，没有特殊说明的均为常规方法。下述实施例中所用培养基配方如下：TAP培养基配方：Tris1.21g、SolutionI(盐溶液)12.5mL、SolutionⅡ(磷酸盐)0.188mL、SolutionIII(微量元素)0.5mL、GAA(冰醋酸)0.5mL，按顺序加各组分，定容至500mL即可。固体培养基则加入7.5gAgar(琼脂)。TAgP培养基配方：Tris1.21g、SolutionI(盐溶液)12.5mL、甘油磷酸钠(1M)0.376mL、SolutionIII(微量元素)0.5mL、GAA(冰醋酸)0.5mL，按顺序加各组分，定容至500mL即可。若要配制固体培养基则加入7.5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g3148.t1基因在调控莱茵衣藻镉耐受性中的应用，其特征在于：所述g3148.t1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g3148.t1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g3148.t1基因在降低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g3148.t1基因的表达、使g3148.t1基因失活或缺失g3148.t1基因从而降低莱茵衣藻对镉的耐受性。4.一种降低...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳玲，李丽丽，彭海，章伟雄，唐宇云，陈利红，方治伟，胡潇，胡长峰，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42