[发明专利]一种海州香薷COPT基因及其应用

说明书

本发明公开了一种海州香薷COPT基因及其应用，本发明首次在海州香薷(Elsholtzia splendens)中鉴定到一种Cu转运蛋白EsCOPT5并克隆了编码该分子的基因，通过构建表达载体并转化酵母，酵母互补实验表型证明了EsCOPT5基因增加细胞质中的Cu含量，增强细胞的缺Cu抗性，为抗铜植物分子育种提供了重要的基因资源。

技术领域

本发明属于生物工程技术领域，具体涉及一种海州香薷COPT基因及其应用。

背景技术

Cu是有机体正常发育不可缺少的微量元素之一，在生理条件下，Cu以还原态的Cu⁺和氧化态的Cu²⁺两种形式存在。通过在两种状态之间相互转变，使得Cu在多种植物蛋白中起氧化还原活性辅因子的作用，影响质体蓝素蛋白、细胞色素c、Cu/Zn超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)、漆酶以及乙烯受体ETR1(ethylene responsive 1)等的生物学活性，参与植物体内光合作用、呼吸作用、活性氧的消除、细胞壁合成及激素信号转导等多种重要的生物学过程。

COPT蛋白属于Cu转运蛋白Ctr(copper transporter)家族，在哺乳动物和酵母(Saccharomyces cerevisiae)中也有其成员。生物化学、遗传学和拓扑结构学研究表明，该家族蛋白包含3个保守的跨膜结构域(TMs)。这些结构与Cu离子的结合和转运有关；其N端具有富含Met的基序，且游离在细胞外间隙，能够与胞外Cu离子结合，介导Cu离子跨膜运输；C端具有富含半胱氨酸(Cys)的基序(CXC基序)，存在于细胞质内，能够与胞内Cu离子结合，并将Cu离子传递给胞内的Cu伴侣蛋白，在Cu过量的情况下能阻断Cu的转运。

通过序列比对及酵母Cu吸收缺陷突变体的功能互补实验，已在多种植物中发现COPT家族成员。例如，拟南芥中共有6个成员，COPT1–6；水稻(Oryza sativa)中有7个，OsCOPT1–7；小麦(Triticum aestivum)中有1个，TaCT1；绿藻(Chlamydomonasreinhardtii)中发现了4个，分别为CrCTR1、CrCTR2、CrCTR3和CrCOPT1；玉米(Zea mays)中有3个，ZmCOPT1–3。其中，对模式植物拟南芥中的COPT研究最多，其功能也最为清楚。

海州香薷(Elsholtzia splendens)属唇形科，多年生草本，高30～40cm，茎直立，通常呈棕红色，生于山野，分布于辽宁、山东、河北等地，素有“铜草”之称，有它的地方就有铜矿。作为铜矿地区的指示物以及吸附改善铜污染土壤优势植物之一的海州香薷，对铜、锌、铅复合污染土壤有较强的耐性，生物量较大，生长速度快，能够在严重重金属污染土壤中完成包括营养生长和生殖生长在内的整个生命史。对于海州香薷中COPT蛋白的功能缺乏相关研究，COPT基因的挖掘和蛋白功能的揭示对海州香薷耐受铜的机理的研究以及抗铜植物的分子育种具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种海州香薷COPT基因。

本发明所要解决的另一个技术问题是针对现有技术的现状提供一种海州香薷COPT基因的应用。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：其特征在于：该海州香薷COPT基因为EsCOPT5，所述EsCOPT5的核苷酸序列如SEQ NO.1所示：