[發明專利]一種吸收轉運新煙堿類殺蟲劑的質膜內在水通道蛋白及其編碼基因與應用

有效

• 申請號: 202010732932.0
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111777673B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 余向陽;萬群;李易芯;程金金;吳若函
• 申請（專利權）人: 江蘇省農業科學院
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/81;C12N15/84;A01H5/00;A01H6/20;C12R1/865
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 楊文晰

一種氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示的小白菜質膜內在水通道蛋白，其編碼基因BraPIP1；1的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，該質膜內在水通道蛋白具有靈敏地響應外界環境中新煙堿類殺蟲劑(噻蟲嗪、吡蟲啉等)的特征，同時具有介導新煙堿類殺蟲劑的跨膜傳輸的功能，促進新煙堿類殺蟲劑在植株根和葉積累，在指導農藥高效輕簡使用、新型內吸性農藥開發等方面具有重要的應用價值。

技術領域

本發明屬于生物技術領域，特別是一種來源于小白菜的質膜內在水通道蛋白及其在提高農作物新煙堿類殺蟲劑傳輸利用效率中的應用。

技術背景

新煙堿類殺蟲劑（如噻蟲嗪、吡蟲啉、啶蟲脒、烯啶蟲胺和呋蟲胺等）已經成為全球市場增長最快的殺蟲劑，占據了殺蟲劑市場的24%及種衣劑市場的80%。新煙堿類殺蟲劑是與天然殺蟲劑尼古丁結構相似的合成化合物，其靶向作用于昆蟲中樞神經系統的煙堿型乙酰膽堿受體(nAChRs) ，即由咪唑烷環中的氮原子與昆蟲nAChRs 的氨基酸殘基相互作用,阻斷受體并導致昆蟲癱瘓和死亡，這一機制使得新煙堿類殺蟲劑具有較高的選擇性，與傳統殺蟲劑相比對非靶標生物毒性較低。噻蟲嗪(thiamethoxam)是1991年由瑞士諾華公司研發的高效、安全、高選擇性、低毒的第二代新型煙堿類殺蟲劑，以氯噻唑環增加廣譜作用并提高活性，極性強，溶解性高，內吸作用強，用于莖葉噴霧、土壤灌根、種子處理，施藥后葉片或根系通過內吸迅速傳輸到植株各部位，可有效防治蚜蟲、潛葉蛾等害蟲。

水通道蛋白主要促使水分的雙向跨膜運動, 它所介導的自由水快速被動地跨生物膜轉運, 是水進出細胞的主要途徑。第1個植物水通道蛋白γ-TIP是Maurel等于1993年從擬南芥中分離出來的Maurel C, Reizer J, Schroeder J I, et al. The vacuolarmembrane protein gamma -TIP creates water specific channels in Xenopusoocytes. The EMBO Journal, 1993, 12(6):2241-2247. )。植物水通道蛋白都是MIP超家族的成員，不同植物的水通道蛋白分子結構同源性很高，序列非常保守。在分子結構方面，都有典型的6個跨膜結構域和5個環，并且被分別命名為A、B、C、D和Ｅ環，所有的成員在Ｂ環和Ｅ環都含有一個保守性非常高的NPA結構（Asn-Pro-Ala，NPA）。Johanson等（Johanson U.The complete set of genes encoding major intrinsic proteins in Arabidopsisprovides a framework for a new nomenclature for major intrinsic proteins inplants. Plant Physiology, 2001, 126(4):1358-69.）根據氨基酸序列同源性和亞細胞定位將水通道蛋白劃分為5個家族：質膜內在蛋白(PIPs)， 液泡膜內在蛋白(TIPs)，類Nodulin26膜內在蛋白(NIPs)，小的堿性膜內在蛋白(SIPs)和類GlpF膜內在蛋白(GIPs)。球蒴蘚中除了有上述5類水通道蛋白以外，還具有XIPs和HIPs等2個新類別 (Bienert G P,Bienert M D, Jahn T P, et al. Solanaceae XIPs are plasma membrane aquaporinsthat facilitate the transport of many uncharged substrates. Plant Journal,2011, 66(2):306-317.) 。