[发明专利]莱茵衣藻g3148.t1基因在调控莱茵衣藻镉耐受性中的应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域和环境污染治理领域，具体涉及莱茵衣藻g3148.t1基因在调控莱茵衣藻镉耐受性中的应用。

背景技术

镉、汞、铅、铬、砷及其化合物，被称为“五毒”。作为五毒之一的镉，在自然界通常以化合物状态存在，一般含量较低，且对人体是非必需元素，但是当环境受到镉污染后，镉可在生物体内富集后经由食物链进入人体引起慢性中毒。镉被人体吸收后，会作用于肾脏等靶器官，从而引起尿糖，尿蛋白等，最终形成软骨病和自发性骨折。

近年来引发的镉污染不断加剧，人类和动植物由此引发的疾病也层出不穷。镉污染主要来源于工业上镉矿床的开采、玻璃、陶瓷、有色金属的冶炼等。大气中镉尘的迁移沉降及工业含镉废水排放后雨水的冲刷，导致水体中镉含量超标，在植物生长过程中，使得植物生长量下降，植物生长状况变差；而人和动物生长过程中，通过水、食物、空气的利用进入体内，由于自然排泄的缓慢，在体内影响健康。目前常用中和法、金属还原法等物理化学修复技术和一些能够大量吸收、积累镉离子的植物、微生物来减轻水体镉离子中等污染问题。利用草履虫等生物监测水体环境，可以便于分析水体污染程度并且可以预防污染加重。

莱茵衣藻是单细胞、光能自养型真核生物，具有鞭毛，有一个或者多个液泡，以及大型杯状叶绿体。具有培养条件简单，生长周期短，环境适应性强的特点，有“光合酵母”之称，且基因组测序已全部完成，是研究光合作用、纤毛的常用模式生物，同时因其更容易获得突变体，环境适应性强，也是水体污染监控和治理的一种理想的模式生物。

发明内容

本发明的首要目的在于提供莱茵衣藻g3148.t1基因在调控莱茵衣藻镉耐受性中的应用。基于g3148.t1基因调控莱茵衣藻镉耐受性的功能，本发明的目的还在于提供莱茵衣藻g3148.t1基因在降低莱茵衣藻镉耐受性中的应用，提供莱茵衣藻镉敏感型藻株的获得方法以及镉敏感型藻株的应用等。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

本发明通过将含巴龙霉素抗性基因的aphⅧ片段随机插入衣藻中得到了对镉显著敏感的莱茵衣藻突变藻株，进一步鉴定发现突变藻株的镉敏感性是由于aphⅧ片段插入到g3148.t1基因第3个内含子中造成的。g3148.t1基因在JGI莱茵衣藻基因数据库中的基因编号是Cre03.g154500.t1.2，位于衣藻的第3号染色体的1828472至1833563区域，其CDS序列如SEQ ID NO:1所示。

基于上述发现，本发明的目的之一是提供莱茵衣藻g3148.t1基因在调控莱茵衣藻镉耐受性中的应用。

所述g3148.t1基因的核苷酸序列为下述序列中的一种：

(1)包含如SEQ ID NO:1所示2367bp的核苷酸序列；

(2)包含编码SEQ ID NO:2所示蛋白质的核苷酸序列；

(3)包含与SEQ ID NO:1所示核苷酸序列具有90％以上的同源性且编码相同功能蛋白质的核苷酸序列。

所述g3148.t1基因的编码蛋白为下述蛋白中的一种：

(1)包含如SEQ ID NO:2所示氨基酸序列；

(2)包含由SEQ ID NO:2所示氨基酸序列经若干个氨基酸的取代、缺失或者增加等变化且衍生出的具有与SEQ ID NO:2所示蛋白相同活性的衍生蛋白。

本发明的目的之二是提供上述莱茵衣藻g3148.t1基因在降低莱茵衣藻镉耐受性中的应用。通过降低莱茵衣藻g3148.t1基因的表达、使g3148.t1基因失活或缺失g3148.t1基因从而降低莱茵衣藻对镉的耐受性。

本发明的目的之三是提供利用上述莱茵衣藻g3148.t1基因降低莱茵衣藻镉耐受性的方法。所述方法为通过降低莱茵衣藻g3148.t1基因的表达、使g3148.t1基因失活或缺失g3148.t1基因来降低莱茵衣藻对镉的耐受性。

本发明的目的之四是提供一种莱茵衣藻镉敏感型藻株。所述敏感型藻株为不含g3148.t1基因活性的g3148.t1基因突变株或g3148.t1基因缺失株，或g3148.t1基因表达下降的g3148.t1基因表达缺陷株。

本发明的目的之五是提供一种莱茵衣藻敏感型藻株的获得方法。所述获得方法包括：通过插入突变或者定点突变的方法获得莱茵衣藻g3148.t1基因突变株，通过构建Crispr载体进而获得莱茵衣藻g3148.t1基因缺失株，通过构建RNAi干涉载体进而获得莱茵衣藻g3148.t1基因表达缺陷株。