[发明专利]异柠檬酸脱氢酶在提高植物甲醛吸收代谢能力中的应用

说明书

本发明公开了拟南芥异柠檬酸脱氢酶基因AtIDH3在提高植物甲醛吸收代谢能力中的应用，所述拟南芥异柠檬酸脱氢酶基因AtIDH3的核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示；将AtIDH3基因重组到植物表达载体中，并转化野生型烟草，通过筛选获得转AtIDH3基因烟草；实验结果显示在相同浓度胁迫相同时间下，过表达烟草吸收甲醛的效果比野生型烟草的好；液体甲醛胁迫下野生型烟草和14‑3‑3c过表达烟草的AtIDH3转录水平的表达量显著增加；我们通过酵母双杂、Pull‑down及Co‑IP实验证明了14‑3‑3c蛋白与AtIDH3发生了相互作用，结果表明过表达的转基因烟草比野生型烟草甲醛吸收能力强。

技术领域

本发明属于分子生物学及基因工程技术领域，具体涉及拟南芥异柠檬酸脱氢酶基因 AtIDH3在提高植物甲醛吸收代谢能力中的用途。

背景技术

甲醛是人们在日常生活中最常接触到的污染物之一，所以对甲醛污染的治理也一直受到广泛的关注。甲醛能与生物体内的各种大分子发生非特异性反应，导致大分子物质失活，因此甲醛对生物体有多方面的毒害作用并且与人类的多种疾病相关联。甲醛通过呼吸系统进入人体通过血液循环到达全身，导致身体各种机能异常。任何动物长期饮用被甲醛污染的水也会对身体造成不同程度的危害，因此解决甲醛污染问题刻不容缓。利用植物来解决甲醛污染问题是一种很经济环保的方法，现有的观点认为植物甲醛的吸收能力和其代谢甲醛能力有关联，因此，利用现代基因工程技术提高植物甲醛代谢水平，促进植物持续高水平代谢甲醛能力，是提高植物对甲醛吸收能力的重要途径。

异柠檬酸脱氢酶在TCA循环中催化异柠檬酸氧化脱羧为α-酮戊二酸的过程。既可为植物的氨同化提供碳骨架，产生的NADPH又可以维持细胞中的氧化还原平衡，帮助植物抵抗各种生物和非生物胁迫。IDH催化产生的ɑ-酮戊二酸是生物体糖类、脂质、蛋白质和核酸等生物大分子代谢产生二氧化碳和水的重要产物，因此异柠檬酸脱氢酶对生物体的代谢具有十分重要意义。研究表明IDH是产生NADPH的主要来源，IDH和生物的ROS产生密切相关。它在植物抗氧化胁迫中起重要的作用，细胞质的IDH参与到植物产生谷胱甘肽所需要的NADPH来抵抗极端条件的胁迫。植物在遭受一些离子毒害等非生物胁迫时IDH活性会增加。

14-3-3c蛋白是植物细胞中蛋白质发生相互作用的核心蛋白，参与植物的多种生长代谢反应，包括物质运输、生长发育、营养代谢、细胞周期、应激反应和光信号传递途径的调节等。在植物中，14-3-3c蛋白对代谢具有广泛的调节作用，14-3-3c蛋白通过与代谢途径关键酶如谷氨酰胺合成酶、蔗糖磷酸合酶、6-磷酸果糖激酶/果糖二磷酸激酶、葡萄糖-1-磷酸腺苷转移酶、甘油醛3-磷酸脱氢酶、淀粉合成酶、脂肪氧化酶互作影响这些酶的活性，从而实现对代谢的调控，影响淀粉的积累及脂肪的氧化等过程。

目前还未见拟南芥异柠檬酸脱氢酶基因AtIDH3在提高植物吸收代谢甲醛过程中的作用以及14-3-3c蛋白通过调控拟南芥异柠檬酸脱氢酶基因的相关报道。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明一种拟南芥异柠檬酸脱氢酶基因AtIDH3的新用途，即将拟南芥异柠檬酸脱氢酶基因AtIDH3应用在提高植物吸收利用甲醛中，拟南芥异柠檬酸脱氢酶基因AtIDH3的GenBank登录号为：At4G35650；利用AtIDH3基因构建甲醛吸收能力增强的转基因植物，可以用于对该基因的进一步研究，也可以种植于甲醛污染严重的土壤中。

为了实现本发明的上述目的，本发明的技术方案如下：

1、选择模式植物烟草、拟南芥异柠檬酸脱氢酶基因AtIDH3作为实验材料，进行了以下实验：