一种油菜抗菌肽BnLTP1及其应用_2

文档序号:8217082阅读:来源:国知局
能抗多种细菌,而且可以抑杀真菌、病毒等,可用于转化农作物、培养抗病品种,因 而在植物育种基因工程领域中具有广阔的应用前景。首先在模式植物烟草与马铃薯抗青枯 病研宄中获得成功,随后在水稻白叶枯病菌和细条病菌苹果的梨火疫病,菊花、辣椒、茄子 等作物的细菌、真菌病研宄中均取得了一定效果。将萝卜抗菌肽基因(AFP)转基因到马铃 薯中可获得晚疫病抗性等(任玉霞,陈凌娜,陈继峰,陈正华,马铃薯转萝卜抗菌肽基因植 株的获得及抗晚疫病的初步鉴定,中国蔬菜2012 ¢) :68-73)。
[0010] 植物源抗菌肽都有广谱抗真菌或细菌活性,在一种植物中发现的抗菌肽可以有效 的应用到其他多种植物中,如萝卜中来源的抗菌肽能够通过转基因的方法转到野罂粟、马 铃薯和小麦中分别达到抗马铃薯晚疫病和小麦镰刀菌的效果(魏玉杰,张梅秀,常瑛, 雒淑珍,陈凌娜,野罂粟花粉介导法转萝卜抗菌肽基因方法研宄,甘肃农业科技2009(11): 6-9;任玉霞,陈凌娜,陈继峰,陈正华,马铃薯转萝卜抗菌肽基因植株的获得及抗晚疫病的 初步鉴定,中国蔬菜 2012(6) :68-73 ;Zhao Li,Miaoping Zhou,Zengyan,ZhangLi,juan Ren,Lipu Du,Boqiao Zhang,Huijun Xu,Zhiyong Xin,Expression of a radish defensin in tra nsgenic wheat confers increased resistance to Fusarium graminearum and Rhizoctonia cerea Iis Funct Integr Genomics 2011,11:63 - 70)。抗菌肽作为新兴抗 病基因资源,对改良水稻、大豆、棉花、油菜等作物对真菌病害的抗性有着重要意义。
[0011] 抗菌肽因其独特的抗菌机理,广谱的抗菌性以及不易产生耐药性等特点,在各行 各业中都有良好的应用前景,因此也已经受到越来多的关注,成为前沿领域的研宄热点 (Hancock REff, Chappie DS,Peptide Antibiotics. Antimicrob Agent Chemother,1999, 43(6) :1317-1323)。但是,目前植物来源的抗菌肽还很难真正应用到农业生产实践中。主 要是因为目前鉴定的有功能的植物来源抗菌肽数量很少,从而在很大程度上限制了植物抗 菌肽的应用。抗菌肽数据库中经过验证的抗菌肽基因目前达到1600多个,而植物抗菌肽 仅有不到300个(htt p://ercbinfol.ucd. ie/APFOb/)。被鉴定的植物来源抗菌肽基因 数量少的主要原因如下:1、抗菌肽基因相对比较小,容易降解,且含量低,难以检测和鉴定; 2、抗菌肽分子量小,分离纯化困难,提取步骤烦琐、得率低;3、体外表达纯化困难,导致难以 开展体外抑菌活性检测来验证功能;4、缺乏高效的预测筛选方法;5、抗菌肽化学合成成本 高,价格昂贵。如何高效的预测具有功能的新植物抗菌肽,实现其水平表达并降低成本成为 目前抗菌肽研宄与应用的瓶颈。
[0012] 由本发明申请人中国农业科学院油料作物研宄所负责、中国农科院蔬菜所、深圳 华大基因研宄院、华中农业大学、湖南大学、西南农业大学、江苏农科院、四川农科院、青海 大学,并吸收英、澳、美、法等国相关研宄机构科研人员合作完成了甘蓝和油菜的全基因组 测序和分析,甘蓝和油菜基因组部分结果论文已发表(Shengyi Liu, Yumei Liu, Xinhua Yang,Ch aobo Tong,David Edwards, Isobel A.P.Parkin, Meixia Zhao, Jianxin Maj Jingyin Yu,Shu nmou Huang, Xiyin Wang, Junyi Wang, Kun Lu, Zhiyuan Fang, Ian Bancroft,Tae-Jin Yan g,Qiong Huj XinfaWangj Zhen Yue,Haojie Li,Linfeng Yang,Jian Wuj Qing Zhou,Wa nxin Wang, Graham J.King, J. Chris Piresj Changxin Lu, ZhangyanWuj Perumal Sampathj ZhuoWangj Hui Guo, Shengkai Pan,Limei Yang, Jiumeng Min,Dong Zhang,Dianchuan J in, Wanshun Li, Harry Belcramj Jinxing Tuj Mei Guanj Cunkou Qi18,Dezhi Dulj Jiana Li,Liangcai Jiang,Jacqueline Batleyj Andrew G.Sharpe, Beom-Seok Park,Pradeep Ruperaoj Feng Cheng, Nomar Espinosa Waminal Yin Huang, Caihua Dong,LiWangj Jingping Li, Z hiyong Huj Mu Zhuangj Yi Huang, Junyan Huang, Jiaqin Shi,Desheng Meij Jing Liuj T ae_Ho Lee, Jinpeng Wang, Huizhe Jinj Zaiyun Li,Xun Li, Jiefu Zhang,Lu Xiao, Yongmi ng Zhou, Zhongsong Liu,Xuequn Liuj Rui Qinj Xu Tang, Wenbin Liuj YupengWangj Yang yong Zhang, Jonghoon Lee, Hyun Hee Kim,France Denoeudj Xun Xu,Xinming Liang, Wei Huaj Xiaowu Wang,Jun Wang,Boulos Chalhoub&Andrew H. Paterson.The Bras sica oleracea genome reveals the asymmetrical evolution of polyploid genomes. 2014. Natu re Communication.5:3930. ;Chalhoub B,Denoeud F,Liu S,Parkin IA,Tang H5,Wang X,Chiquet Jj etc.Plant genetics.Early allopolyploid evolution in the post-Neolithic Brassic a napus oilseed genome. Science. 2014, 22 ; 345(6199) :950-3.)。白菜、甘蓝以及甘蓝型油菜全基因组测序信息已经建立可供申请人 查询的数据库 http: //www. ocri-genomicls. org/bolbase (C heng F,Liu S,Wu J,Fang L,Sun S,Liu B,Li Pj Hua Wj Wang X: BRAD, the genetic s and genomics database for brassica plants. BMC Plant Biol, 2011, 11:136 ; Jingyin Yuj Meixia Zhao, Xiaowu Wang, Chaobo Tong,Shunmou Huang, Sadia Tehrimj Yumei Liuj We i Hua and Shengyi Liu. Bolbase: a comprehensive genomics database for Brassica oleracea.BMC Genomics,2013, 14:664)。通过使用生物信息学分析手段,利用上述资源,可进行基因的预 测和分析,获得大批量的与已知抗菌肽有类似序列结构特征的预选基因,从中筛选感兴趣 的基因,是快速发掘基因的一个捷径。而抗菌肽本身基因长度小,可以利用PCR人工合成技 术,低成本快速合成,不需要cDNA序列做模板进行克隆等工作,可以大大加快获得抗菌肽 的速度并且降低研宄难度。
[0013] 申请人利用甘蓝型油菜组织转录组测序数据,开发出一个预测分析潜在新抗菌肽 基因的方法,获得抗菌肽新基因 BnLTPl。该基因是属于转脂蛋白类抗菌肽(LTPs),这类抗 菌肽序列结构中含有偶数个半胱氨酸,能够形成分子内二硫键,从而起到稳定抗菌肽结构 的作用,LTP在植物防御机制中起重要作用,它能被病原菌诱导而过量表达,并能抑制病原 菌的生长和诱导植物系统抗性的产生(谢万钦,王喆,李翠凤,植物转脂蛋白的抗病机制研 宄进展,自然科学进展。2006, 16(8) :928-932),实验表明它既有抗细菌活性也具有抗真菌 活性。结合基因工程方法和利用一个新型具有自剪切功能的抗菌肽体外表达载体pET30a/ His-EDD IE-GFP (Tao Ke, Su Liang, Jin Huang, Han Mao, Jibao Chen, Caihua Dong, Junyan Huan g, Shengyi Liu, Jianxiong Kang, Dongqi Liu, Xiangdong Ma, A novel PCR-based method for high throughput prokaryotic expression of antimicrobial peptide genes. BMC Biotechno I 2012,12:10.),本研宄实现了 BnLTPl在大肠杆菌中的融合表达、 复性、自剪切和纯化,获得了具有生物活性的BnLTPl蛋白产物。用管碟法(蒋惠岚.管碟法 测定抗生素效价的影响因素及控制方法.中国兽药杂志.2011,(08) 23-36),以大肠杆菌、 藤黄八叠球菌为革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的标准菌株,以酵母菌作为真菌的指示菌对 纯化的BnLTPl蛋白开展抑菌活性检测,发现BnLTPl基因能有效抑制细菌(大肠杆菌
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