[發明專利]煙草Snakin2基因的新應用

有效

• 申請號: 201610064048.8
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105602964B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 張美;郭艷;莫輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院華南植物園
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C07K14/415;C12N15/81;C12N1/19;C12R1/865
• 代理公司: 廣州廣典知識產權代理事務所(普通合伙) 44365
• 代理人: 謝偉

本發明公開了煙草NtSnakin2蛋白和/或NtSnakin2基因在改良植物對重金屬鎘的耐受性或積累中的應用。通過構建NtSnakin2基因的釀酒酵母轉基因超表達載體，將NtSnakin2基因在酵母中超表達，可以提高酵母對重金屬鎘的耐受性，并降低酵母中的鎘含量，促進酵母體內鎘的外排，同時該基因在酵母中的表達還可以提高酵母對過氧化氫的耐受性。該基因可應用于工程菌及植物針對體內鎘含量改變的遺傳工程育種，以及用于環境重金屬鎘污染的微生物和植物修復領域。

技術領域

本發明屬于生物基因工程領域，具體涉及煙草Snakin2基因及其編碼蛋白的新應用。

背景技術

重金屬鎘是一種植物生長非必需的毒性元素。隨著環境污染越來越嚴重，由地殼釋放到水、大氣和土壤中的具有毒性的活性鎘離子也越來越多。鎘在土壤中易被植物吸收且經食物鏈富集危害人體，已成為對生態環境危害嚴重的重金屬之一。煙草屬于易富集鎘的作物(富集系數5～10)，且吸收的鎘主要分配積累于葉片中，煙葉中的鎘可通過煙氣進入人體，增加健康威脅的風險。因此，煙草的重金屬安全性成為國內外煙草研究的熱點。通常情況下，人體中的鎘有兩大來源：一是大米；二是煙草。相關研究顯示，每一支香煙都含1-2微克的鎘，其中約10％會被人體吸收。由種植在鎘污染土壤的煙草所制的香煙對人體危害更大。

2010年10月8日，第九屆亞太煙草健康會議在澳大利亞悉尼召開。會議發布的一項中國與其他國家煙草的對比研究表明：中國產的13個牌子卷煙檢測出含有重金屬。煙草中含有的鉛、砷和鎘等重金屬成分，其含量與加拿大產香煙相比，最高超出三倍以上。該事件被稱為煙草界的“三聚氰胺事件”。2014年4月，國土資源部和環境保護部公布數據表明，我國土壤中鎘超標的土地已達我國國土總面積的7％。按照污染發生的地區來看，重金屬污染則主要分布于我國的華中南地區、泛珠三角地區、長三角地區及東北地區。而我國煙草分布很廣，其中河南、山東、云南、甘肅、湖南五省是我國重要的烤煙產地。在華南地區，粵北礦區重金屬污染嚴重，該地區也種植了一定面積的煙草。由此可見，我國很多煙草種植區域均發生了嚴重的重金屬污染，而這些污染地區種植的煙草業必然會出現重金屬超標的現象。通過分離煙草中的鎘脅迫應答或鎘解毒基因，深入探討鎘-煙草的生物化學及分子生理機制研究，并將鎘脅迫應答相關基因在生物體內調控表達，可獲得影響生物體內鎘積累的轉基因后代。該發明具有重要的應用價值。

Snakin/GASA基因家族在植物體內廣泛存在，編碼一類小分子抗病及抗氧化蛋白。目前，該類基因已經在擬南芥、水稻、番茄、土豆、矮牽牛、草莓、花生、大豆等植物中均已克隆。Snakin/GASA蛋白由以下3個結構域組成：1.一個預測的含有18-29個氨基酸殘基的信號肽，通常位于蛋白的N端；2.中間為一段具有成員特異性的高度可變的區域；3.以及一個C端高度保守的Snakin/GASA結構域，通常由60個氨基酸組成，其中的12個半胱氨酸殘基高度保守。盡管已有的研究表明植物Snakin/GASA基因家族成員參與植物激素應答、抗病、細胞生長、清除細胞內活性氧生理生化過程，但由于并未獲得該類蛋白的活性位點，其生化功能并未被明確闡述。目前，還沒有報道該類蛋白能夠參與重金屬鎘的解毒，以及影響生物體內重金屬鎘積累的報道。在本發明中，我們描述了煙草的Snakin/GASA基因NtSnakin2的表達能夠影響重金屬鎘在生物體內的積累，提供了將該基因應用于煙草的低鎘遺傳育種技術的可能，本發明也可應用于工程菌——釀酒酵母的低鎘遺傳改造。

發明內容

本發明的第一個目的是提供一種煙草Snakin/GASA蛋白NtSnakin2及其編碼基因NtSnakin2的應用。

實現上述目的的技術方案如下。

氨基酸序列如SEQ ID NO.2的煙草Snakin/GASA蛋白NtSnakin2和/或NtSnakin2基因在提高煙草對重金屬鎘的耐受中的應用，所述NtSnakin2基因的cDNA為如SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，或為與SEQ ID NO.1互補配對的核苷酸序列，或為編碼序列氨基酸序列如SEQ ID NO.2的核苷酸序列。