[发明专利]一种玉米抗菌蛋白的基因及其编码蛋白的应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物抗病基因的分离，DNA克隆技术和基因重组技术，以及克隆菌株在植物杀菌剂等生物农药方面的应用技术领域。 

背景技术

利用植物组织中已经合成的生物蛋白实现农药生产应用的绿色与环保是现代农药生产与生物防治研究的重要研究课题。栽培植物及其农作物历经几百万年的基因重组和自然选择都具有了比较完备的防卫系统，能够抵御来自于微生物的侵染和危害，植物个体自身的生化反应过程产生了许多拮抗病原菌的化合物——各种蛋白、多肽、酯类、酚类的生化小分子，这些生化物质构成了植物的防卫反应系统。从植物体中分离或者合成的这些抗病的化合物能够通过基因工程的方法和人工合成的技术获得，并进一步应用到植物的防病治病当中。由于这些化合物的产生来自于植物自身的合成产物，通常对人类和植物本身是没有危害的，其合成产物不会对人体产生负面的影响，因此，具有环保特点和对人体无害的植物化合物生产是生物防治和药物生产的重要产业。 

农作物的病害主要是由病毒、细菌和真菌引起的，其爆发流行已使农业生产蒙受了巨大的经济损失。病害的防治从无机化学农药、有机化学农药到生物农药的发展，农业科技人员开展了大量深入而细致的研究。这些研究包括病毒致病过程、化学防治技术、植物抗病机制及抗病品种培育等。随着分子病理学研究的深入，建立在现代分子生物学和植物基因工程技术之上的抗病基因工程研究丰富了植物抗病研究的理论基础，推动了植物病害防治和生物农药的发展。 

从大麦、黑麦、小麦等作物中提取的一种失活蛋白均对粗糙脉胞菌原生质体的生长有明显的抑制作用。在体外实验中，苽篓的抗菌蛋白对9种不同的真菌都有抑制作用。大麦抗菌蛋白ME1和ME2对不少病原真菌和非病原真菌具有很强的抑制 作用，尤其对丝孢菌类真菌(hyphomycete)有效，如棉花大丽轮枝菌(Verticilliumdahliae.Kleb)、茄科早疫病(Alternaria solani Joneset Grout)、黄瓜枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.Cucumerirum.)、杨树湿心病菌(Fusarium proliferatum(Mat.)Nirenberg)、里氏木霉(Trichoderma.reesei)和Trichoderma harzianum Rifai；经ME1和ME2处理后隔膜增多、菌丝变细、菌丝尖端膨大裂解。Hypsin可抑制不同种类真菌的菌丝体生长，如花生褐斑病(Mycosphaerella arachidicola Jenkins)、苹果轮纹病(Physalospora piricola Nose)、尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum Schlecht)和灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea Pers.)；Lyophyllin对真菌(Physalospora piricola和鸡腿菇Coprinus comatus(Mull.Fr.)Gray)有抗性。 

研究证明，通过基因克隆和基因工程实施抗菌蛋白分离和合成，能有效地避免过量施用农药所造成的环境污染，为植物病害的生物防治开拓了广阔的应用前景。 

发明内容

本发明的目的在于，应用现代的分子生物学技术，从玉米胚芽中分离和克隆抗菌蛋白基因，通过基因克隆技术和基因重组技术，在原核中生物体中表达具有功能的编码蛋白，获得无污染、有利于环境和人类健康的抗菌蛋白，并将其应用于植物病害的防治和生物农药的生产领域。 

本发明采用植物中存在的抗菌蛋白基因进行抗病基因工程的研究和开发。这种抗菌蛋白对自身基因转录与蛋白的合成不起破坏作用，但能特异失活与其亲缘关系较远的物种(如：病原微生物)的核糖体功能，阻止多肽链的延伸，抑制蛋白质合成，进而杀死细胞，使得浸染的微生物不能完成正常的侵染过程。大量的研究结果表明，植物体中的抗菌蛋白具有多种抑制病原微生物活性的特点。 

本发明所述的玉米抗菌蛋白基因是一种从玉米中提取的DNA，其编码蛋白的产物是一种具有多种病原微生物抗性的抗菌蛋白。经过多年的研究，通过基因克隆和基因工程的方法在大肠杆菌中能够大量的合成和表达这种抗菌蛋白，通过实验研究证明它对一些病毒、细菌以及一些真菌都有不同程度的抗性。 

本发明应用DNA重组技术和分子生物学方法，从玉米自交系108(ZeaMays)中分离了一个长度为906bp的抗菌蛋白基因(以下简称为z108)，并在大肠杆菌中表达了这段目的基因的编码蛋白，