[发明专利]一种植物耐硒蛋白及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物工程领域中一个植物耐硒相关基因及其编码蛋白与应用和利用该基因增强植物耐硒的方法。

背景技术

硒是环境中一种重要的生命元素，是人体必需的微量元素，对机体发挥着极其重要的作用。然而一方面硒在地壳中的含量相当稀少和分散，硒缺乏在全世界是一种很普遍的现象，另一方面硒污染在某些地区也同时存在着。硒污染的产生主要与人类的生产活动有关，它可以从一些矿业、农业、石化产品和工业制造业所产生的废弃原料中释放出来，从而在土壤、水体中富集形成污染。植物、动物吸收了土壤或水体中过量的硒就会产生毒害作用，在植物、动物体内形成富集，并最终通过食物链对人体产生毒害作用。因此，硒的缺乏和过剩都与人的生命活动休戚相关，深入探讨植物对硒耐受性机制具有重要理论意义和实践价值。利用先进的分子生物学手段分离耐硒的抗性基因，再利用转基因技术培育出更多的耐硒植物是未来的发展趋势。其潜在的应用价值一方面是通过在农作物中表达硒代谢关键基因来调节农产品含硒水平，满足人类健康摄硒的需要；另一方面利用转基因技术实现通过植物治理环境硒污染的目标。

拟南芥是一种模式植物，广泛用于植物遗传学、发育生物学和分子生物学等研究领域。拟南芥的大多数基因在其它植物中都能找到，有关拟南芥的任何发现都能应用于其它植物研究。因此，对拟南芥耐硒的分子生物学机制的研究对提高植物的耐硒能力具有重要的理论与经济意义。拟南芥基因组已完全测序，根据拟南芥测序数据库寻找和发现新的具有自主知识产权的功能基因是国际植物学研究领域的热点之一。利用突变技术研究基因功能已成为一种有效的方法，通过对突变体的研究，发现了一些耐硒基因的功能，如AtGPX，AtHMT，APS等，这些基因在突变体和野生型中的转录水平不一样。

目前定位出的耐硒基因还非常有限，我们从化学诱导型激活标签子系统构建的拟南芥突变体库中筛选到功能获得性耐硒及增加硒吸收的突变体vse1，克隆获得具有耐硒功能的基因VSE1，基因转录水平分析显示，在硒盐胁迫条件下，其转录水平提高。为此，我们研究了该基因功能，并在分子生物学水平上阐明了该基因耐硒胁迫的机理。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的植物耐硒及增加植物硒吸收相关蛋白及其编码基因，本发明所提供的植物耐硒及增加植物硒吸收相关蛋白的编码基因VSE1，来源于哥伦比亚野生型的拟南芥(Col-0)，其蛋白是具有下述氨基酸残基序列之一的蛋白质，氨基酸残基序列如序列表中SEQ ID No：2所示或是将SEQ ID No：2的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与SEQ ID No：2限定的蛋白质具有相同活性的由SEQ ID No：2衍生的氨基酸残基序列。

序列表中的序列2由250个氨基酸残基组成。

所述一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加是指不超过10个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。

VSE1的编码基因也属于本发明的保护范围。

VSE1的cDNA基因，选自下述核甘酸序列之一；

(1)序列表中SEQ ID No：1的DNA序列；

(2)编码序列表中SEQ ID No：2蛋白质序列的多核苷酸；

(3)在高严谨条件下可与序列表中SEQ ID No：1限定的DNA序列杂交的核甘酸序列；

(4)与序列表中SEQ ID No：1限定的DNA序列具有90％以上同源性、且编码相同功能蛋白质的DNA序列。

序列表中的序列1由1269个碱基组成，其开放阅读框架(ORF)为自5’端第446位至1876位碱基，编码序列SEQ ID No：2的蛋白质。

含有本发明VSE1的表达载体，细胞系和宿主菌均属于本发明的保护范围。扩增VSE1中任一片段的引物对也属于本发明的保护范围。

本发明的第二个目的是提供一种利用该基因增强植物对硒耐受性及增加植物中硒含量的方法。

本发明所提供的增强植物对硒耐受性及增加硒含量的方法，是抑制植物耐硒及增加植物硒含量相关蛋白编码基因的表达，该表达可通过多种方法实现。本发明抑制基因表达的方法并不限于上述几种方法，只要能抑制VSE1表达即可。

利用任何一种植物基因敲除技术，将此基因敲除后，植物表现为耐硒性状；利用任何一种可以引导外源基因在植物中表达的载体，将本发明所提供的VSE1转入野生型植物中，植物就表现出对硒非耐受。