[发明专利]运动金球菌麦草畏降解基因dicM的用途

说明书

本发明发现基因dicM具有降解除草剂麦草畏的功能。本发明构建了含有该基因的重组载体，将其在原核宿主细胞大肠杆菌中表达。实验证明，所述基因在原核宿主细胞中表达后，具有降解除草剂麦草畏的功能，可用于抗除草剂转基因农作物的培育及污染土壤的生物修复。

技术领域

本发明涉及运动金球菌dicM基因表达蛋白质降解除草剂麦草畏的用途。

背景技术

据报道，运动金球菌菌株分离自印度洋深海，目前没有任何关于其功能基因及菌株生物学功能与应用的研究文献。

麦草畏(Dicamba)，是一种具有选择性和内吸传导型苗后生长素类除草剂，属苯甲酸类除草剂，对一年生和多年生阔叶杂草有显著防除效果，其持效期长，常被广泛的用于小麦、玉米、谷子等作物田防除杂草。

麦草畏属于合成生长素类除草剂，在植物体内可以通过韧皮部和木质部上下行传导，多积累在活跃的分生组织及代谢活动旺盛的部位，阻碍植物体内激素的正常活动，引起茎叶和根的畸形，细胞分裂、伸长和分化不规律，破坏核酸代谢，从而使敏感植物枯死。麦草畏易挥发，若高温施用则会形成雾滴而漂移数十里，对邻近敏感的阔叶作物易造成药害，同时也会造成作物减产。

近年来，随着麦草畏的过度使用，造成其在土壤中的残留十分严重，因此，越来越多的科研工作者开始研究麦草畏在土壤中的降解问题。目前，对麦草畏的降解机制还不清晰，无法针对靶蛋白进行研究。仅针对麦草畏降解酶基因的克隆和获取开展了部分研究。

发明内容

本发明的目的是发现一种新的除草剂麦草畏降解基因，其编码的蛋白质能够用于麦草畏分子的降解。

本发明发现了一种具有降解除草剂麦草畏功能的基因dicM，该基因来自于运动金球菌。

通过构建了该基因的表达载体，将其在除草剂降解筛选菌株大肠杆菌中表达。实验证明，所述基因在原核宿主细胞中表达后，具有降解除草剂麦草畏的功能，可用于抗除草剂转基因农作物的培育及污染土壤的生物修复。具体研究工作如下：

1、获得了含有dicM基因的重组工程菌株

1)通过PCR从南方某制药厂周围土壤样品的微生物宏基因组扩增出dicM基因，该基因来自于运动金球菌，其大小为1086bp，该基因编码361个氨基酸，将其克隆于载体pJET上，构建了含有完整dicM基因的重组克隆质粒pJET-dicM；

2)将dicM基因连接于pRAD1质粒上，该质粒含组成型高表达groEL启动子，可高效持续表达下游靶标蛋白。构建完成的重组质粒pRAD-dicM；

3)将导入dicM基因的重组质粒pRAD-dicM转入麦草畏降解基因筛选菌株大肠杆菌JM109中，获得工程菌株JM-dicM(详见实施例1)；

2、表达dicM的重组大肠杆菌工程菌株的催化活性实验

已有研究表明，除草剂麦草畏降解的关键步骤在于麦草畏分子的去甲氧基化反应。经过微生物酶的催化将除草剂麦草畏去甲氧基生成无除草剂活性的3,6-二氯水杨酸(DCSA)。

实验证实，向培养基中添加除草剂麦草畏化合物后，经过60小时孵育，表达dicM的重组大肠杆菌工程菌株JM-dicM能够将麦草畏分子完全降解，生成去甲基的无除草剂活性的DCSA。

实验表明，重组表达的DicM蛋白质具有降解除草剂麦草畏的催化功能，降解产物主要为DCSA。该基因在抗除草剂转基因农作物的培育及污染土壤的生物修复方面具有应用潜力。

序列表信息

SEQ ID NO.1：dicM基因的核苷酸序列。

SEQ ID NO.2：DicM的氨基酸序列。

附图说明：