[发明专利]CkGST基因的用途

说明书

技术领域

本发明涉及了CkGST基因的用途，特别是增强各种逆境抗性的用途。具体地说，本发明涉及转CkGST基因的植物增强了对重金属，NaCl，ABA，杀虫剂，杀菌剂和除草剂的抗性。

技术背景

在植物受到外界逆境胁迫时(如盐胁迫、干旱胁迫、杀虫剂喷洒、重金属污染等)，都会导致植物体内反应活性氧(ROS)(如O₂、H₂O₂、O₂^·、OH^·等)的产生。而这些所产生的反应活性氧(ROS)具有很高的破坏性，其主要攻击细胞膜上脂类中的不饱和双键，产生自由基连锁反应，导致这类脂类化合物的过氧化，裂解，对细胞产生毒害^[1]。

谷胱甘肽-S-转移酶(GST，E.C.2.5.1.18)是一种多功能酶，主要催化还原型的谷胱甘肽(GSH)与疏水的亲电子的化合物发生亲电子取代反应。GST在动、植物以及微生物中均有发现。它可催化植物细胞质中还原型的GSH与亲电子化合物发生发应，从而增加这类化合的水溶性、消除其亲电性，减少细胞内亲电化合物对细胞膜的破坏性，具有减毒作用：首先，植物中的某些GST蛋白具有抗部分除草剂的作用，如：水稻中的OsGSTL1基因具有抗除草剂氯磺隆的功能^[2]；其次来自某些植物的GST蛋白还具有过氧化酶活性，在抗冻、抗渗透胁迫中起着重要作用；再次，GST蛋白还可以结合蛋白或配体，以分子伴侣的形式参与细胞胞质中物质的转运，其中已知GST蛋白可以作为载体与如细胞分裂素、植物激素、花青素等相结合，参与这些物质的胞内运输。已发现一些植物GST蛋白会受到外界逆境胁迫的诱导，如2，4-D、乙烯、杀虫剂、重金属、热激、氧化、病原体以及干旱等胁迫所诱导^[3，4]，研究表明GST蛋白可作为分子伴侣参与细胞中花青素的转运，调控花的颜色^[5]。

目前大豆、拟南芥、小麦、玉米、烟草、豌豆等众多植物中均发现有GST的存在，利用不同植物来源的GST基因所获得的转基因植株可以表现出对不同的除草剂、重金属胁迫的抗性^[6]。由于其可以催化还原态GSH对ROS的消除反应，具有抗氧化性能力，而盐胁迫、干旱胁迫、低温胁迫均会导致ROS的产生，产生氧化胁迫。因此利用这类基因进行遗传转化，可以提高目标植物的抗逆性，但不同植物来源的抗逆性有所不同^[1]。目前尚未检索到来自灌木植物柠条的编码GST的基因CkGST转化植物并提高其抗性的研究。

本发明发现CkGST比已发表的植物GST^[7，8，9]对其底物GSH具有更低的Km值(图3)，这意味着CkGST具有更强的转移GSH的能力，从而具备更强的抗逆能力。本发明发现将CkGST基因转入植物拟南芥可以使拟南芥显著提高对NaCl、重金属、ABA、除草剂、杀菌剂、杀虫剂的抗性。目前尚未发现同时具有如此多抗逆性的GST基因或蛋白。在众多有关GST的报道中，对ABA、除草剂中的草胺膦、杀菌剂、杀虫剂的抗性尚未见报道。

发明内容

本发明的一个方面，提供序列为SEQ ID NO：8的CkGST基因在提高植物对重金属抗性中的应用。优选地，所述重金属为Cu或Ni。

在本发明的另一个方面，提供序列为SEQ ID NO：8的CkGST基因在提高植物对盐的抗性中的应用。

在本发明的另一个方面，提供序列为SEQ ID NO：8的CkGST基因在提高植物对除草剂的抗性中的应用。优选地，所述除草剂为草胺磷。

在本发明的另一个方面，提供序列为SEQ ID NO：8的CkGST基因在提高植物对杀菌剂的抗性中的应用。优选地，所述杀菌剂为多菌灵或福星。

在本发明的另一个方面，提供序列为SEQ ID NO：8的CkGST基因在提高植物对杀虫剂的抗性中的应用。优选地，所述杀虫剂为苦参碱。

在本发明的又一个方面，提供序列为SEQ ID NO：8的CkGST基因在提高植物对植物激素的抗性中的应用。优选地，所述植物激素为ABA。

附图说明

图1.CkGST所编码的氨基酸序列功能域分析。

图2.CkGST原核表达纯化蛋白的SDS-PAGE电泳图。