[發明專利]巨藻GST基因在聚球藻對銅離子脅迫的耐受性中的應用

有效

• 申請號: 202111242038.6
• 申請日: 2021-10-25
• 公開（公告）號: CN113881693B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）人: 梁成偉;顧梓鵬;任玉東;張曉雯;葉乃好
• 申請（專利權）人: 青島科技大學;中國水產科學研究院黃海水產研究所
• 主分類號: C12N15/54
• 分類號: C12N15/54;C12N9/10;C12N15/74;C12N1/21;C12R1/01
• 代理公司: 青島聯智專利商標事務所有限公司 37101
• 代理人: 宋蓮英

本發明提出了一種巨藻谷胱甘肽S?轉移酶基因在聚球藻對銅離子脅迫的耐受性中的應用。本發明中巨藻GST基因的核苷酸序列如SEQ?ID?No?1所示；本發明將巨藻GST基因轉化到聚球藻中，使之能夠在聚球藻中高效表達，提高了聚球藻對銅離子脅迫的耐受能力。本發明使含有巨藻GST基因的聚球藻轉基因植株在銅離子脅迫條件下的生物量(ODsubgt;750/subgt;值)較野生聚球藻植株有顯著增加，本發明聚球藻轉基因植株在銅離子脅迫條件下較無脅迫條件下的葉綠素和類胡蘿卜素含量變化不明顯；因此，本發明所得的聚球藻轉基因植株對銅離子有更強的耐受性。本發明操作簡單，容易實現，工作量小，效率高，從根本上解決了銅離子對聚球藻生長脅迫的問題。

技術領域

本發明涉及藻類基因工程的技術領域，特別是指一種巨藻GST基因在聚球藻對銅離子脅迫的耐受性中的應用。

背景技術

隨著現代工農業的快速發展和礦產資源的發展，生態環境特別是水生環境中重金屬的污染越來越嚴重。海水中適量的重金屬元素不會對海洋生物產生有害的影響，有些重金屬甚至可以作為藻類正常生長和代謝所必需的微量營養物質；但是，重金屬含量過高時，會對藻類造成傷害，產生污染。

重金屬對藻類的毒性已成為污染生態學的熱點之一。例如：銅。銅在藻類代謝中具有雙重作用；一方面，銅是一種微量營養素，例如：作為氧化酶(細胞色素氧化酶和氨基氧化酶)的重要組成部分；另一方面，銅還在電子傳遞鏈中，例如：合成質體青素；但是，銅對藻類也有高毒性。銅對藻類生長的這種二元性一直延伸到活性氧代謝，作為銅鋅超氧化物歧化酶(CuZn-SOD)的一部分，是活性氧清除系統的重要組成部分，同時也能夠通過對光合作用的毒性作用來增加活性氧的產生來引起氧化應激。

目前，現有技術中用來避免重金屬對藻類生長危害的方法主要是誘變育種和轉基因育種，這種通過新品種的培育而提高藻類對重金屬脅迫作用的方法存在工作量大、耗時長、操作復雜和成功率低的問題，從而很難從根本上解決重金屬對藻類生長脅迫的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種巨藻GST基因在聚球藻對銅離子脅迫的耐受性中的應用，旨在解決現有技術中采用誘變育種和轉基因育種技術來提高藻類對重金屬脅迫作用的方法存在工作量大、耗時長、操作復雜和成功率低的問題。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明的一種巨藻GST基因在聚球藻對銅離子脅迫的耐受性中的應用。

谷胱甘肽S-轉移酶(GST，EC2.5.1.18)在所有生物體中都普遍存在，是由一個大基因家族編碼的多功能蛋白。根據氨基酸序列相似性和基因結構，在植物GST中鑒定出phi、tau、theta、zeta、lambda、脫氫抗壞血酸還原酶(DHAR)和真核生物翻譯延伸因子1B的γ-亞基(EF1Bg)七種谷胱甘肽S-轉移酶基因。谷胱甘肽S-轉移酶是一個二期酶，能夠催化還原型谷胱甘肽和金屬離子之間螯合物的形成，還能夠還原谷胱甘肽的硫原子與I相親電基團的結合，從而降低細胞內有毒物質(如活性氧)，并加速外源性釋放。本發明使含巨藻GST基因的聚球藻轉基因植株在銅離子脅迫條件下的生物量(OD₇₅₀值)較野生聚球藻植株有顯著增加，本發明的聚球藻轉基因植株在銅離子脅迫條件下葉綠素和類胡蘿卜素含量較沒有銅離子脅迫(即無脅迫)條件下聚球藻轉基因植株的葉綠素和類胡蘿卜素含量變化不明顯；因此，本發明所得的聚球藻轉基因植株對銅離子有更強的耐受性。本發明操作簡單，容易實現，工作量小，效率高，從根本上解決了銅離子對聚球藻生長的脅迫問題。

作為一種優選的實施方案，所述巨藻GST基因的核苷酸序列如SEQ?ID?No?1所示。巨藻GST基因就是巨藻谷胱甘肽S-轉移酶基因，這種巨藻GST基因能夠在聚球藻中高效表達，提高了聚球藻對銅離子脅迫的耐受能力。