专利名称：一种蜈蚣草砷通道蛋白PvAQP1及其编码基因与应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蜈蚣草砷通道蛋白PvAQPl及其编码基因与应用。
背景技术：
砷是一种自然界中广泛存在的重金属污染物。砷也是致癌物质，在砷污染较为严重的地区严重威胁着人类的健康。凤尾蕨科凤尾蕨属植物蜈蚣草(Pteris vittataL.)是一种具有砷超富集能力的植物，其地上部分羽叶中砷的含量能达到羽叶干重的2%以上，并且不产生严重的毒害症状。由于蜈蚣草具有砷超富集的特性，这种植物被认为具有修复土壤中砷污染的潜力。研究人员也对蜈蚣草砷解毒，砷转运及砷富集的相关分子机理进行了研究，但目前了解还比较少。在自然环境中，砷主要是以无机态的砷酸盐(AsV)和亚砷酸盐(As III)的形式存在的。砷酸盐主要存在于透气性良好的土壤中，而亚砷酸盐则主要存在于还原态环境如水淹状态下的稻田中。AsV通过磷酸盐转运蛋白被植物的根系吸收，且绝大部分AsV在根部能被快速还原为As III。As ΙΠ则主要通过水通道蛋白被植物的根系所吸收。因此，As III不仅是砷吸收的一种形式，还是砷在植物体内进行转移的主要形式。对培育砷超富集植物新品种而言，高效的As III吸收及细胞间高效的As III转移是极为重要的。从蜈蚣草中鉴定得到参与As III转运的通道蛋白对于进一步探究蜈蚣草对砷的超富集机理以及通过转基因手段获得对砷有较强富集能力的可用于植物修复的工程植株具
有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种蜈蚣草砷通道蛋白PvAQPl及其编码基因与应用。本发明所提供的蛋白质PvAQPl,来源于蜈蚁草(Pteris vittataL.),是如下a)或
b)的蛋白质:a)由序列表序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质；b)将序列表序列I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/或添加且与亚砷酸盐吸收和/或外排相关的由(a)衍生的蛋白质。序列表序列I所示的氨基酸序列由260个氨基酸残基组成。为了使上述(a)中的蛋白便于纯化，可在由序列表序列I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I所示的标签。表I标签的序列
权利要求
1.一种蛋白质，是如下a)或b)的蛋白质: a)由序列表序列I所示的氨基酸序列组成的蛋白质； b)将序列表序列I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/或添加且与亚砷酸盐吸收和/或外排相关的由(a)衍生的蛋白质。
2.权利要求1所述蛋白质的编码基因。
3.根据权利要求2所述的基因，其特征在于:所述蛋白质的编码基因为如下I)-3)基因中的任意一种: 1)其核苷酸序列是序列表序列2的第I位至第783位所示的DNA分子； 2)与I)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%同源性且编码权利要求1所述蛋白质的DNA分子； 3)在严格条件下与I)或2)限定的DNA序列杂交且编码权利要求1所述蛋白质的DNA分子。
4.含有权利要求2或3所述基因的重组载体、表达盒、转基因细胞系、重组菌或重组病毒。
5.根据权利要求4所述的重组载体，其特征在于:所述重组载体为在载体pAG413GAL-ccdB的XbaI和XhoI位点间插入权利要求2或3所述基因得到的重组载体。
6.根据权利要求4所述的重组菌，其特征在于:所述重组菌为利用权利要求4所述重组载体将权利要求2或3所述基因导入酵母Afpsl或酵母Aacrf得到的转基因酵母菌。
7.权利要求1所述的蛋白质或权利要求2或3所述的基因在调控植物或酵母的如下至少一种性状中的应用:亚砷酸盐抗性、砷酸盐抗性、对亚砷酸盐的吸收和外排能力。
8.一种培育转基因酵母的方法，包括将权利要求2或3所述基因导入酵母菌株中，得到相对于所述导入前的酵母菌株相比具有如下A) -D)中至少一种表型的转基因酵母: A)对亚砷酸盐抗性降低或敏感性提高； B)对砷酸盐抗性提高或敏感性降低； C)在亚砷酸盐存在的条件下，对亚砷酸盐的吸收能力提高； D)在砷酸盐存在的条件下，对亚砷酸盐的外排能力提高。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于:所述导入是通过权利要求5所述重组载体实现的。
10.根据权利要求7—9中任一所述的应用或方法，其特征在于:所述酵母菌株为酵母Δ fpsl和/或酵母Δ acr3。
全文摘要
本发明公开了一种蜈蚣草砷通道蛋白PvAQP1及其编码基因与应用。本发明所提供的蛋白PvAQP1来源于蜈蚣草，由序列表序列1所示的氨基酸序列组成。实验证明，将序列表序列2所示的DNA分子导入酵母Δfps1获得的转基因酵母与转空载体酵母相比，对100μM亚砷酸盐的抗性明显降低，且砷含量明显升高；将序列表序列2所示的DNA分子导入酵母Δacr3获得的转基因酵母与转空载体酵母相比，对200μM砷酸盐的抗性明显提高，且砷含量明显降低。本发明所提供的蛋白PvAQP1为一个双向AsⅢ通道蛋白，可用于培育具高砷富集能力或耐砷污染的转基因植物。
文档编号C12N15/63GK103224554SQ20131018901
公开日2013年7月31日 申请日期2013年5月21日 优先权日2013年5月21日
发明者何振艳, 麻密, 徐文忠, 陈焱山, 申红玲, 许文秀, 闫慧丽 申请人:中国科学院植物研究所