[发明专利]耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因和蛋白及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及突变和遗传工程技术领域；尤其涉及一种耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因和蛋白及其应用；具体涉及一种耐高温甘蓝型油菜乙二醛酶基因 (Glyoxalase I，BnGLYI)的核苷酸序列，涉及耐高温BnGLYI的蛋白质的氨基酸序列，BnGLYI基因在毕赤酵母中表达的重组菌株，涉及使用该基因构建表达酵母表达载体，还涉及利用上述基因序列进行酵母转化的方法。

背景技术

种子为我们供应大多数食物和重要来源的动物以及工业原料，高质量的种子对社会经济具有重要的意义^[1]。很多生物和非生物因素影响种子活力萌发和耐贮性，例如环境温度较高或者种子在储藏过程中因自身氧化产生的高温可能降低种子活力、减缓或完全抑制发芽^[2]。然而，虽然目前已经有部分研究探讨了植物耐高温性分子方面、生理和遗传学研究^[2]，但是对种子耐热性的研究还比较稀少。

甲基乙二醛(Methylglyoxal，MG)是一种细胞毒素的代谢物，MG产生于糖酵解、氨基酸分解代谢、丙酮的正常代谢和环境逆境胁迫，在微生物、酵母、动物以及高等植物中都存在^[3]。生物体内对MG的代谢主要是在乙二醛酶 (glyoxalase，GLY)途径完成的，该途径包括两个酶，即乙二醛酶I(GLYI) 和乙二醛酶II(GLYII)，是一种胞内酶，普遍存在于各种细胞器中。首先在GLYI 作用下将MG和谷胱甘肽(glutathione，GSH)缩合成生成S-D-乳酸谷胱甘肽，降低MG的生理活性浓度，接着在GLYI的作用下将S-D-乳酸谷胱甘肽水解成无毒的GSH和D-乳酸^[4]。近年来，研究发现GLYI基因是一个含多基因的基因家族^[5]，不仅参与植物生长发育过程，还在植物应对生物胁迫，及重金属、高盐、干旱等非生物胁迫产生的应答反应和缓解其造成的损伤等方面起重要作用^[5][6][7]，但在高等植物中，有关GLYI基因是否具有耐热性功能还鲜为报道。2002年，分离获得腾冲噬热厌氧菌中的耐高温甲基乙二醛合酶基因^[8]。2010年，研究发现转化香蕉乙二醛酶基因的酿酒酵母细胞抵抗极端温度的能力大幅度提高^[9]。

参考文献

[1]Janmohammadi M，Fal lahnezhad Y，Golsha M，Mohammadi H，2008， Controlled ageing for storabi lity assessment and predicting seedling early growth of canola cultivars(Brassica napus L.).J Agric Biol Sci 3，22–26.

[2]Wahid A，Gelani S，Ashraf M，Foolad MR，2007，Heat tolerance in plants：an overview.Environ Exp Bot 61，199–223.

[3]Singla-Pareek SL，Reddy MK，Sopory SK，2003，Genetic engineering of the glyoxalase pathway in tobacco leads to enhanced salinity tolerance. Proc Natl Acad Sci U S A 100，14672–14677.

[4]Phi l lips SA and Thornalley PJ，1993，The formation of methyglyoxal from triose phosphates.Eur J Biochem 212，101–105.

[5]Mustafiz A，Singh AK，Pareek A，Sopory SK，Singla-Pareek SL， 2011，Genome-wide analysis of rice and Arabidopsis identifies two glyoxalase genes that are highly expressed in abiotic stresses.Funct Integr Genomics.11：293–305.