[发明专利]一种降解百草枯的蛋白及其编码基因与应用

说明书

本发明属于生物技术领域，特别涉及一种降解百草枯的蛋白及其编码基因PQT11/CYP86A4，以及该蛋白或基因在降解百草枯中的应用。本发明的发明人创造性的发现基因PQT11/CYP86A可降解非选择灭生性除草剂百草枯，过量表达该基因的植物具有对百草枯的抗性。进一步实验证明，通过体外的生化质谱检测，发现百草枯是因为在该基因表达的蛋白的催化下，被降解成去一个氮甲基或去两个氮甲基的产物。这是第一次在植物中获得可以直接降解百草枯的方式。

技术领域

本发明属于生物技术领域，特别涉及一种降解百草枯的蛋白及其编码基因PQT11/CYP86A4，以及该蛋白或基因在降解百草枯中的应用。

背景技术

拟南芥(Arabidopsis thaliana)，是一种广泛分布于欧洲、亚洲和北美的十字花科植物。由于其基因组较简单、生长周期短，故作为植物科学研究的优良的模式植物。对拟南芥的研究可作为对其他农作物研究的一种重要理论模型。

百草枯(1，1-二甲基-4，4二氯联吡啶化合物，paraquat)即甲基紫精(methylviologen)，是一类广谱非选择灭生性除草剂。百草枯具有速效、广谱、在土壤中迅速钝化等优点，使其在果园、田埂、行间及非耕地得到快速推广和应用科学研究中，百草枯常被用作自由基引发剂来研究植物对氧化胁迫的反应。

因为百草枯可以通过影响植物叶绿体的电子传递，阻断能量转换引起植物的死亡。目前植物中对百草枯抗性的报道主要是集中在影响百草枯体内运输或增强抗性酶的活性。到目前为止并没发现对百草枯代谢能力增强或者直接清除的突变体，也没有找到百草枯可能在植物体内的降解物。所以寻找一种来源于植物且可以直接降解百草枯的突变体对于理解植物如何抵御氧化胁迫提供了一种全新的思路。为以后培育可抗氧化的农作物品种提供了理论基础。

发明内容

本发明的目的在于提供降解百草枯的蛋白及其编码基因PQT11/CYP86A4在提高植物对百草枯的抗性、培育抗百草枯植物或选育对百草枯抗性提高的植物品种中的应用，该基因过表达可以降解百草枯从而获得对百草枯的抗性。

为此，本发明第一方面提供了降解百草枯的蛋白在提高植物对百草枯的抗性中的应用，其特征在于，所述蛋白为：

1)由SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列组成的蛋白；或

2)由与SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列相比存在保守取代、缺失或添加一个以上的氨基酸序列组成，且活性与具有SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列的蛋白相同的衍生蛋白。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述衍生蛋白具有的氨基酸序列与SEQ IDNO：2所示的氨基酸序列具有至少90％的同源性。

在本发明的另一些优选的实施方式中，所述衍生蛋白具有的氨基酸序列与SEQ IDNO：2所示的氨基酸序列具有至少95％的同源性。

在本发明的一些实施方式中，所述蛋白由与SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列相比存在保守取代、缺失或添加不超过10个氨基酸的氨基酸序列组成。

在本发明的一些实施方式中，所述降解百草枯的蛋白与百草枯结合，并通过去氮甲基化方式降解百草枯，所述降解百草枯的蛋白为SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列组成的蛋白，百草枯与SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列组成的蛋白的结合位点包括309Gly和/或462Cys和/或464Gly。

在本发明的另一些实施方式中，编码所述降解百草枯的蛋白的基因为：

1)SEQ ID NO：1所示的DNA分子；

2)与SEQ ID NO：1所示的DNA序列相比存在保守取代、缺失或添加一个以上碱基，且与SEQ ID NO：1所示的DNA序列具有相同功能的DNA分子。