[發明專利]一種鈣調磷酸酶催化亞基基因及其應用

有效

• 申請號: 201410423663.4
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN104195152B
• 公開（公告）日: 2016-10-12
• 發明（設計）人: 年洪娟;張磊;張晶晶;陳麗梅
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C12N15/55
• 分類號: C12N15/55;C12N9/16;C12N15/81;C12N1/19;B01J20/24;B09C1/10;C12R1/865
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于基因工程領域，具體地，涉及土生隱球酵母編碼鈣調磷酸酶催化亞基的耐鋁基因，核苷酸序列和氨基酸序列，以及耐鋁蛋白的異源表達，涉及含有該基因的重組質粒和表達該耐鋁基因的工程菌株，它們的制備和表達方法，以及它們在吸附環境中活性鋁的應用。

背景技術

酸性土壤在世界上廣泛存在，其中可耕種面積為1.79億hm²。我國酸性土壤的分布遍及14個省區，約占全國耕地面積的21%?（熊毅和李慶逵，1987）。氮肥的過量施用是導致農田土壤酸化的最主要原因。此外，工業化發展導致的酸雨、人類不良的耕作方式和陽離子在土壤中的淋失，使酸性土壤的面積不斷擴大，酸化程度不斷加劇。

鋁（aluminum，Al）在地殼中分布廣泛，約占地殼總質量的7%。在土壤中，鋁的主要存在形態是不溶于水的氧化物或鋁硅酸鹽，這些形態是對植物和環境沒有傷害的。但是隨著土壤酸化程度的增加，土壤中的鋁從不溶于水的形態中溶解出來，轉化為可溶于水的無機離子態，如Al³⁺、(AlOH)²⁺、(AlOH)₂⁺，這些形態對植物根系的毒害作用最大，又稱為活性Al。因此，在酸性土壤上鋁毒害是影響農作物產量的主要限制因素之一。通常，解決鋁毒害的方法是大量施用石灰來提高土壤的pH值，使游離鋁沉淀。但是這種方法難以徹底解決土壤酸度和鋁毒害問題，同時還存在著潛在的環境問題。

土壤微生物是土壤生態體系的重要組成部分，在植物和土壤的相互作用過程中扮演著重要的角色。土壤微生物參與土壤養分轉化、物質代謝、有機物分解、礦化以及污染物降解等多種生化反應。特別是，土壤微生物在土壤中污染物或者是重金屬清除中發揮了重要作用，也即微生物修復技術。微生物修復技術是利用微生物（土著菌、外來菌、基因工程菌）對污染物的代謝作用而轉化、降解污染物。微生物修復技術已成功應用于煤氣廠址PAHs污染修復，石油烴污染土壤修復，農藥污染土壤修復等。此外，重金屬污染土壤的微生物修復主要是利用土壤中天然的微生物資源，削減、凈化土壤中重金屬或降低重金屬毒性，從而使污染物的濃度降低到可以接受的水平，或將有毒有害的污染物轉化為無害的物質，也包括將其穩定化以減少其向周邊環境擴散。在重金屬污染土壤的生態修復中微生物主要通過以下幾種方式起作用：（1）通過微生物的吸附、代謝達到對重金屬消減、凈化作用和固定作用；（2）通過微生物改變重金屬的化學形態，使重金屬固定或生物可利用性降低，減少重金屬的危害；（3）土壤微生物通過氧化還原作用改變根際重金屬形態或產生的有機酸可增加金屬的溶解性，提高重金屬的有效性，以利于植物吸收；（4）通過促進植物生長，提高植物抗病性、抗逆能力等方式間接影響修復效率。因為微生物種類多，代謝類型豐富，生長在酸性環境中的微生物在長期的進化過程中，為了保護細胞免受鋁的毒害，產生了一系列的抗鋁毒機制：如有機酸及其代謝產物對鋁的螯合作用；抗氧化脅迫作用；抗細胞程序性死亡等。因此，篩選或者改良土壤微生物使其增加對鋁的耐受性或者提高其對土壤中鋁的清除能力，是解決酸性土壤上鋁毒害的直接而有效的措施。