[发明专利]一种厚藤金属硫蛋白IpMT及其编码基因的应用

说明书

本发明专利涉及工程菌酿酒酵母和植物分子生物学领域。本发明公开了一种厚藤金属硫蛋白IpMT及其编码基因IpMT的应用，所述IpMT基因的cDNA阅读框序列如SEQ ID NO.2所示，其编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.1所示。本发明IpMT基因编码的蛋白质IpMT与酿酒酵母重金属镉的耐受和积累相关。通过构建IpMT基因的酿酒酵母转基因超表达载体，将IpMT基因在酵母中超表达，可以提高酵母对重金属镉的耐受性，并提高酵母中的镉含量，促进酵母体内镉的解毒及富集。该基因可应用于工程菌及植物针对体内镉含量改变的遗传工程育种，用于环境重金属镉污染的微生物和植物修复领域。

技术领域

本发明属于生物基因工程领域，具体涉及厚藤金属硫蛋白IpMT(Ipomoea pes-caprae metallothionein，IpMT)及其编码基因IpMT在调控工程菌酿酒酵母镉耐受和镉积累方面的应用。

背景技术

近年来，重金属污染已成为影响生态环境和人类健康重要因素之一，而重金属对植物(尤其是农作物)生长和品质的影响也成为制约国民经济的重要方面。在中国，以镉污染最为严重。镉是一种生物体非必需的毒性元素，一般在自然界中以非活化的化合物状态存在，含量极低，对生物体的毒性也较弱。随着人类活动对环境的干扰，具有较高生物学活性的镉被越来越多地释放到自然界中，并不同程度地积累于植物和农作物体内，危害植物的生长，并影响农作物的品质。镉也可通过食物链进入人体，从而对人体健康造成危害。

厚藤(Ipomoea pes-caprae L.)又名马鞍藤、二叶红薯、马蹄草，主要分布于热带和亚热带地区海边沙滩上及向阳的路边，是一种优良的滨海适生野生植物资源。有研究表明，在重金属污染的铅锌矿地区，野生厚藤对重金属镉的富集系数和转运系数均较高，表明厚藤对镉具有一定的富集能力，具备作为海滩重金属镉污染修复植物的基础。此外，厚藤作为一种泛热带性分布型盐生植物(halophyte)，除了耐盐性强、生长迅速、地上部分生物量较大之外，还具备其他潜在的特征使其在滨海地区重金属污染植物修复方面比淡土植物(glycophyte)或超积累植物(hyperaccumulator)更具有优势。首先，盐生植物通常体内会合成一定的渗透调节剂，用来保护植物免受高盐或渗透压胁迫的伤害，而重金属毒害通常也会造成植物细胞内水平衡失衡和细胞结构紊乱，富余的植物渗透调节剂也可以通过缓解重金属胁迫引起的水分胁迫伤害，从而提高盐生植物对重金属胁迫的耐受性；其次，盐生植物体内具备较强的抗氧化体系，而这些抗氧化物质也会降低重金属引发的氧化胁迫伤害，从而提高植物对重金属毒性的耐受性；此外，盐滞土壤中的盐离子还可在一定程度上促进重金属在植物体内的转移，从而提高盐生植物对重金属的富集效率。

金属硫蛋白是生物体内广泛存在的金属结合蛋白，分子量较低，富含半胱氨酸，可以结合镉、锌、铜在内的多种重金属。同时，由于半胱氨酸残基具有较强的还原性，金属硫蛋白也是一个还原性的蛋白，能清除细胞内富余的活性氧，降低由各种逆境胁迫照成的氧化胁迫伤害。研究表明，金属硫蛋白不仅参与体内微量元素的储存、转运和代谢，拮抗电离辐射，清除自由基以及对重金属的解毒作用，还与生物体生长发育、抗病等有关。由于金属硫蛋白的这种特征，决定了该类蛋白已经在医学、环境、食品、化妆品等领域进行了开发和应用。

发明内容

本发明的目的之一是提供一个厚藤金属硫蛋白IpMT，及其编码基因IpMT的应用。