[发明专利]枸杞谷氨酰半胱氨酸合成酶及编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种枸杞(LyCiumChinenseMiller)中γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(LcGCS)及其编码基因与应用。

背景技术

动植物在正常生长过程中，不仅会遭遇盐碱、重金属、干旱、冷、热等非生物胁迫，也会遇到创伤，虫害，病毒等生物胁迫。在这些胁迫条件下，体内会产生活性氧积累，导致，细胞内容物、细胞膜脂等损伤。植物进化出某些调节机制来应对这些逆境，例如产生大量的还原性物质和抗氧化酶。动植物通过调节谷胱甘肽(Glutathione,GSH)合成酶系例如γ-GCS(Glutamylcys-teineSynthetase)的的表达而增加还原性物质谷胱甘肽的合成。

GSH是谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽^{[DixonDPetal.,2005]},它分为氧化型(GSSG)和还原型(GSH)。通常所说的谷胱甘肽是还原型的，它是植物体内非常重要的抗氧化物质，提高植物抵抗逆境的能力。GSH合成主要经过两步依赖ATP催化反应实现。在ATP功能下，谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸供能经过γ-GCS和GS(Glutathionesynthase)催化下合成GSH。在半胱氨酸充足的条件下，γ-GCS是GSH合成的首要的限制性酶基因。^{[NOCTORGetal.,2002]}在大多数植物中，GCS限制了谷胱甘肽的合成速率。转录因子nrf2参与γ-GCS重链的合成，进而影响GCS的合成，最终上调合成谷氨酰半胱氨酸的合成量。^{[JaiswalAKetal.,2004]}

常规杂交育种技术，航天诱变技术，分子标记辅助育种，基因组学技术等可以选育抗逆境，抗病高产的作物。但这些技术分别存在育种周期长，辐射危害，筛选工作量大，成本较高等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种枸杞谷氨酰半胱氨酸合成酶。

本发明的第二个目的是提供枸杞谷氨酰半胱氨酸合成酶编码基因。

本发明的第三个目的是提供含有枸杞谷氨酰半胱氨酸合成酶编码基因的重组载体、表达载体和重组菌。

本发明的第四个目的是提供枸杞谷氨酰半胱氨酸合成酶编码基因在制备转基因植物的应用。

本发明的技术方案概述如下：

一种枸杞谷氨酰半胱氨酸合成酶，是SEQIDNO.1所示的氨基酸序列。

枸杞谷氨酰半胱氨酸合成酶编码基因，是SEQIDNO.2所示的脱氧核苷酸序列。

含有枸杞谷氨酰半胱氨酸合成酶编码基因的重组载体、表达载体和重组菌。

枸杞谷氨酰半胱氨酸合成酶编码基因在制备转基因植物的应用，是将枸杞谷氨酰半胱氨酸合成酶编码基因导入目的植物中，得到耐高NaCl逆境胁迫的和耐受镉离子的转基因植物。

所述目的植物为玉米、大豆、水稻、花生、向日葵、马铃薯、大麦、小麦、棉花、月季、洋桔梗、百合、安祖花、蝴蝶兰、大叶黄杨或香花槐。

本发明的优点：本发明的枸杞谷氨酰半胱氨酸合成酶编码基因导入目的植物中，得到耐受镉离子能力高和耐盐能力高的转基因植物。

附图说明

图1.用P1、P2和P3、P4引物分别对枸杞cDNA的PCR产物(a)和(b)的电泳图。

图2.LcGCS连接pMD18-T载体的PCR产物电泳图。

图3.pMD18-T-LcGCS载体示意图。

图4.LcGCS连接pET-28a载体的PCR验证结果。

图5pET28a-LcGCS在大肠杆菌BL21中蛋白表达电泳图。

图6.pCAMBIA2300-LcGCS酶切验证电泳图。

图7.pCAMBIA2300-LcGCS载体示意图。

图8.转基因烟草基因组和野生型(WT)PCR产物电泳图。

图9.转基因玉米、大豆、水稻、花生、向日葵、马铃薯、棉花、大麦，小麦基因组PCR产物电泳图。

图10.转基因月季、洋桔梗、百合、蝴蝶兰基因组PCR产物电泳图。

图11.转基因大叶黄杨、香花槐基因组PCR产物电泳图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

枸杞谷氨酰半胱氨酸合成酶LcGCS基因的克隆