本发明专利技术利用合成生物学方法设计创建了一种具有提高宿主细胞抵抗氧化、高盐、干燥胁迫能力的功能模块SyCsDh。本发明专利技术构建了该抗逆功能模块的重组载体，将其在原核宿主细胞大肠杆菌中表达。实验证明，所述功能模块在原核宿主细胞中表达后，能显著增强宿主细胞的氧化、高盐、干燥胁迫抗性，可用于细胞抗逆性改良应用。
【技术实现步骤摘要】
提高生物抗氧化、高盐和干燥的功能模块SyCsDh
本专利技术属于合成生物学领域，涉及一种抗逆功能模块在提高生物抵抗氧化、高盐、干燥胁迫能力中的应用。
技术介绍
进入新世纪以来，新一代合成生物学的原始创新与集成应用加快突破，孕育新一轮农业科技革命和产业变革。当前，以大数据、人工智能为代表的新兴科技交叉融合加速，以基因智能改造与定向表达为核心的新一代合成生物学工程技术进入一个技术日新月异、产业蓬勃发展的新阶段。合成生物学对生物体以工程化的方式重新设计甚至是从头合成，将克服自然进化的局限，创造超越自然生命能力的合成生物，不仅对探索生命活动基本规律具有重要科学意义，也在工农业生产、环境保护、健康保健等领域具有巨大应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够提高生物抵氧化、高盐、干燥胁迫能力的抗逆功能模块。本专利技术利用合成生物学方法，通过蛋白质功能元件的人工设计与优化，首次构建获得了一种复合抗逆模块SyCsDh，并经实验验证了其能够提高生物抵抗氧化、高盐和干燥胁迫的能力。具体研究工作如下：1、获得了含有功能模块SyCsDh的重组工程菌株1)通过合成生物学设计，利用人工化学合成的方法获得了功能模块SyCsDh全长核酸序列。将其克隆于载体pJET上，构建了含有完整功能模块SyCsDh的重组克隆质粒pJET-SyCsDh；将生物合成功能模块SyCsDh连接于表达载体pRADZ3质粒上，表达的靶标模块蛋白。构建完成的重组质粒pRADZ-SyCsDh；2)将导入功能模块SyCsDh的重组质粒pRADZ-SyCsDh转入受体大肠杆菌JM109中，获得高效生物合成工程菌株JM-SyCsDh(详见实施例1)；2、工程菌株JM-SyCsDh的氧化、高盐、干燥胁迫抗性分析本专利技术对上述复合抗逆模块SyCsDh进行了如下抗逆功能验证实验：分别工程菌株JM-SyCsDh与对照菌株JM-Z3进行干燥、氧化、高盐胁迫冲击实验，通过检测存活菌落数与计算存活曲线的方法分析菌株的胁迫抗性。实验结果表明：功能模块SyCsDh能够显著增强了细胞对高盐、干燥、氧化胁迫的抗性(详见实施例)。序列表信息SEQIDNO.1：功能模块SyCsDh的核苷酸序列。SEQIDNO.2：模块SyCsDh编码蛋白的氨基酸序列。附图说明：图1氧化胁迫后，工程菌株JM-SyCsDh与对照菌株的抗逆存活能力对比。图2高盐胁迫后，工程菌株JM-SyCsDh与对照菌株的抗逆存活能力对比。图3干燥胁迫后，工程菌株JM-SyCsDh与对照菌株的抗逆存活能力对比。具体实施方式以下实施例中所举的质粒、菌株只用于对本专利技术作进一步详细说明，并不对本专利技术的实质内容加以限制。凡未注明具体实验条件的，均为按照本领域技术人员熟知的常规条件或按照制造厂商所建议的条件。实施例中所举的质粒、菌株来源如下：克隆载体pJET：为ThermoFisher公司市售产品；穿梭质粒pRADZ3：本实验室保存；大肠杆菌JM109：本实验室保存。实施例1含有功能模块SyCsDh的重组工程菌株构建一、实验材料克隆载体pJET：为ThermoFisher公司市售产品；穿梭质粒pRADZ3：本实验室保存；大肠杆菌JM109：本实验室保存。二、实验方法1.通过合成生物学设计模块，利用人工化学合成的方法获得了功能模块SyCsDh全长核酸序列。其大小为1116bp，该基因编码371个氨基酸，将其克隆于载体pJET上，构建了含有完整功能模块SyCsDh的重组克隆质粒pJET-SyCsDh，并测序验证；然后通过SpeI/NdeI双酶切获得含有粘性末端的功能模块SyCsDh及pRADZ3载体片段，将功能模块SyCsDh连接于pRADZ3载体上，构建大肠杆菌表达载体pRADZ-SyCsDh，将该表达载体转化大肠杆菌JM109。三、实验结果利用人工化学合成的方法获得了功能模块SyCsDh全长核酸序列，成功构建了表达功能模块SyCsDh的重组大肠杆菌工程菌株。经PCR、酶切、测序验证插入序列正确，将该菌株命名为JM-SyCsDh。含有pRADZ3对照空质粒的JM109命名为JM-Z3。四、实验结论完成表达SyCsDh功能模块的重组大肠杆菌工程菌株的构建。实施例2工程菌株JM-SyCsDh的氧化、高盐、干燥胁迫抗性分析一、实验材料重组工程菌株：JM-SyCsDh，为实施例1得到的表达SyCsDh功能模块的重组工程菌株对照菌株：JM-Z3，实施例1所述含空质粒的菌株。二、实验方法1.将对照菌株和重组工程菌株在LB固体培养基平板上划线活化；2.挑取单菌落接种于添加有相应抗生素的液体LB培养基中，37℃培养至指数中后期；3.室温下6,000rpm离心5min收集菌体，然后用相同体积的磷酸缓冲液(pH7.0)将菌体洗涤两次，震荡均匀；接下来进行氧化抗性、高盐和干燥胁迫抗性实验A.过氧化氢氧化抗性分析：1)将菌液分为等体积两份；2)一份于室温下6,000rpm离心5min后收集菌体，作为对照；3)将菌体重悬于终浓度为10mM的过氧化氢的LB液体培养基中，30℃，220rpm摇床培养5min，10min，15min；4)取不同时间段的菌液，10倍稀释至10-5，取10μL点在LB固体培养基平板上，37℃培养2d，观察，记录不同菌株的生长情况；5)取不同时间段的菌液，10倍稀释至10-5，取200μL涂布LB固体培养基平板，37℃培养2d，记录菌落数量，计算菌株生存率，实验重复3次。B.高盐抗性抗性分析:1)将菌液分为等体积两份；2)一份于室温下6,000rpm离心5min后收集菌体，作为对照；3)将菌体重悬于终浓度为2M氯化钠的LB液体培养基中，30℃，220rpm摇床培养2h；4)取不同时间段的菌液，10倍稀释至10-5，取10μL点在LB固体培养基平板上，37℃培养2d，观察，记录不同菌株的生长情况；5)取不同时间段的菌液，10倍稀释至10-5，取200μL涂布LB固体培养基平板，37℃培养2d，记录菌落数量，计算菌株生存率，实验重复3次。C.干燥抗性分析：1)将菌液分为等体积两份；2)一份于室温下6,000rpm离心5min后收集菌体，作为对照；3)另一份分装于敞口的EP管中，置于无菌干燥器内(以颗粒状硅胶作为干燥剂)；4)每隔10d取出一个批次的几种不同菌株，倍比稀释至10-5，取10μL点在LB固体培养基平板上，37℃培养2d，观察，记录不同菌株的生长情况；5)取不同时间点的菌液，10倍稀释至10-5，取200μL涂布LB固体培养基平板，37℃培养2d，记录菌落数量，计算菌株生存率，实验本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.SEQ ID NO:1所示核苷酸序列的功能模块提高细胞抗逆功能的应用。/n
【技术特征摘要】
1.SEQIDNO:1所示核苷酸序列的功能模块提高细胞抗逆功能的应用。
2.权利要求1所述的应用，所述抗逆，是提高细胞对抗氧化、高盐和干燥胁迫的能力。
3.含有SEQIDNO:1所示功能模块的质粒提高细胞抗逆功能的应用。
【专利技术属性】
技术研发人员：林敏，周正富，王劲，燕永亮，陆伟，
申请(专利权)人：中国农业科学院生物技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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