[發(fā)明專利]一種海州香薷COPT基因及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911193068.5
• 申請(qǐng)日: 2019-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110819637B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海燕;王惠;李謹(jǐn)謹(jǐn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/29
• 分類號(hào): C12N15/29;C07K14/415;C12N15/81
• 代理公司: 天津創(chuàng)智睿誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12251
• 代理人: 王融生

本發(fā)明公開(kāi)了一種海州香薷COPT基因及其應(yīng)用，本發(fā)明首次在海州香薷(Elsholtzia splendens)中鑒定到一種Cu轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白EsCOPT5并克隆了編碼該分子的基因，通過(guò)構(gòu)建表達(dá)載體并轉(zhuǎn)化酵母，酵母互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)表型證明了EsCOPT5基因增加細(xì)胞質(zhì)中的Cu含量，增強(qiáng)細(xì)胞的缺Cu抗性，為抗銅植物分子育種提供了重要的基因資源。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種海州香薷COPT基因及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

Cu是有機(jī)體正常發(fā)育不可缺少的微量元素之一，在生理?xiàng)l件下，Cu以還原態(tài)的Cu⁺和氧化態(tài)的Cu²⁺兩種形式存在。通過(guò)在兩種狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)變，使得Cu在多種植物蛋白中起氧化還原活性輔因子的作用，影響質(zhì)體藍(lán)素蛋白、細(xì)胞色素c、Cu/Zn超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)、漆酶以及乙烯受體ETR1(ethylene responsive 1)等的生物學(xué)活性，參與植物體內(nèi)光合作用、呼吸作用、活性氧的消除、細(xì)胞壁合成及激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等多種重要的生物學(xué)過(guò)程。

COPT蛋白屬于Cu轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Ctr(copper transporter)家族，在哺乳動(dòng)物和酵母(Saccharomyces cerevisiae)中也有其成員。生物化學(xué)、遺傳學(xué)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)學(xué)研究表明，該家族蛋白包含3個(gè)保守的跨膜結(jié)構(gòu)域(TMs)。這些結(jié)構(gòu)與Cu離子的結(jié)合和轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)；其N端具有富含Met的基序，且游離在細(xì)胞外間隙，能夠與胞外Cu離子結(jié)合，介導(dǎo)Cu離子跨膜運(yùn)輸；C端具有富含半胱氨酸(Cys)的基序(CXC基序)，存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，能夠與胞內(nèi)Cu離子結(jié)合，并將Cu離子傳遞給胞內(nèi)的Cu伴侶蛋白，在Cu過(guò)量的情況下能阻斷Cu的轉(zhuǎn)運(yùn)。

通過(guò)序列比對(duì)及酵母Cu吸收缺陷突變體的功能互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)，已在多種植物中發(fā)現(xiàn)COPT家族成員。例如，擬南芥中共有6個(gè)成員，COPT1–6；水稻(Oryza sativa)中有7個(gè)，OsCOPT1–7；小麥(Triticum aestivum)中有1個(gè)，TaCT1；綠藻(Chlamydomonasreinhardtii)中發(fā)現(xiàn)了4個(gè)，分別為CrCTR1、CrCTR2、CrCTR3和CrCOPT1；玉米(Zea mays)中有3個(gè)，ZmCOPT1–3。其中，對(duì)模式植物擬南芥中的COPT研究最多，其功能也最為清楚。

海州香薷(Elsholtzia splendens)屬唇形科，多年生草本，高30～40cm，莖直立，通常呈棕紅色，生于山野，分布于遼寧、山東、河北等地，素有“銅草”之稱，有它的地方就有銅礦。作為銅礦地區(qū)的指示物以及吸附改善銅污染土壤優(yōu)勢(shì)植物之一的海州香薷，對(duì)銅、鋅、鉛復(fù)合污染土壤有較強(qiáng)的耐性，生物量較大，生長(zhǎng)速度快，能夠在嚴(yán)重重金屬污染土壤中完成包括營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和生殖生長(zhǎng)在內(nèi)的整個(gè)生命史。對(duì)于海州香薷中COPT蛋白的功能缺乏相關(guān)研究，COPT基因的挖掘和蛋白功能的揭示對(duì)海州香薷耐受銅的機(jī)理的研究以及抗銅植物的分子育種具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種海州香薷COPT基因。

本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀提供一種海州香薷COPT基因的應(yīng)用。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：其特征在于：該海州香薷COPT基因?yàn)镋sCOPT5，所述EsCOPT5的核苷酸序列如SEQ NO.1所示：