[发明专利]DaMT3b基因及其应用

说明书

本发明属于生物领域，公开了DaMT3b基因及其应用。本发明首次克隆了参薯金属硫蛋白DaMT3b基因的全长cDNA，基因表达分析显示DaMT3b基因在叶片中特异性表达，受乙烯利及脱落酸诱导上调表达，同时该基因受低温和高度胁迫上调表达，机械伤害胁迫下调表达，因此该基因可能与参薯抗逆密切相关，可作为参薯转基因育种的重要靶基因。进一步将该基因转入原核表达菌株，转基因菌株在正常条件下、重金属离子(Cu²⁺、Cd²⁺、Zn²⁺)、NaCl胁迫和过氧化氢胁迫下的生长得到明显提高，所以该基因可作为重要的基因资源，可以在参薯以外的其他植物或微生物的抗逆和抗重金属胁迫基因工程中得到应用。

技术领域

本发明属于生物领域，具体涉及一种DaMT3b基因及其应用。

背景技术

金属硫蛋白(metallothionein，MTs)是一类富含半胱氨酸(Cys)，能够与重金属结合的低分子(6-7kDa)多肽，普遍存在于微生物、高等动植物和人体中。根据目前已克隆得到的植物中金属硫蛋白基因Cys残基的分布和排列方式，可以分为Type1、Type2、Type3和Type4四类。四类金属硫蛋白基因具有组织特异性表达的特点，其中Type1主要在根中表达，Type2主要在叶子中表达，Type3主要在成熟的果实和叶中表达，Type4主要在种子中表达对植物中金属硫蛋白基因的功能研究表明，其功能主要体现在：(1)能够结合细胞内的重金属，维持细胞内重金属离子的生态平衡；(2)能够作为活性氧的清除剂，其清除自由基(·OH)的能力约为SOD的几千倍，而清除氧自由基(·O)的能力约是谷胱甘肽(GSH)的25倍，而且具有很强的抗氧化活动；(3)参与植物的生长和发育；(4)调控酶与转录因子活性等方面。

参薯(Dioscorea alata L.)，又名大薯，也有称其为紫参薯(紫参薯花青素稳定性及合成途径中关键基因的克隆与分析，赵景梅，2018)，作为一种药食同源的粮食作物，在我国被主要用于食品、医药、工业及燃料乙醇生产等。近年来，尽管我国种植产业取得了较快发展，但受土壤重金属污染和非生物胁迫，植物的生长发育受到严重的影响。金属硫蛋白，作为一种具有重要生物学功能的蛋白，不但可以有效减轻重金属对植物的伤害，而且能够通过清除植物体内的活性氧提高植物对逆境的耐受性。因此研究参薯中的重金属硫蛋白有助于了解其提高参薯抗逆的作用机制。目前，参薯中金属硫蛋白基因的功能还未见报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种DaMT3b基因及其应用。

本发明的第一个方面是提供一种金属硫蛋白基因，其命名为DaMT3b基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示。

本发明的第二个方面是提供一种蛋白质，其为金属硫蛋白DaMT3b，是本发明第一个方面所述的金属硫蛋白基因编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。

本发明的第三个方面是提供一种重组表达载体，其包含原始载体和本发明第一个方面所述的金属硫蛋白基因或其开放阅读框(SEQ ID NO:1所示的第52-249位核苷酸序列)。

其中，所述原始载体可以采用基因重组领域中常用的载体，例如病毒、质粒等。本发明对此不进行限定。在本发明的一个具体实施方式中，所述原始载体采用pGEX-4T-1载体质粒或pMD18-T载体质粒，但应当理解的是，本发明还可以采用其他质粒、或者病毒等。

优选地，所述原始载体为pGEX-4T-1载体质粒，SEQ ID NO:1所示的第52-249位核苷酸序列位于pGEX-4T-1载体质粒的EcoR I和Xho I两限制性内切酶位点之间。

本发明的第四个方面是提供如本发明第一个方面所述的金属硫蛋白基因、或者本发明第二个方面所述的蛋白质、或者本发明第三个方面所述的重组表达载体在提高原核表达菌株生长速度中的应用。