[发明专利]一种磺酰脲类除草剂水解酶TsmE突变体、其编码基因及用途在审

专利信息
申请号: 202211337063.7 申请日: 2022-10-28
公开(公告)号: CN115927247A 公开(公告)日: 2023-04-07
发明(设计)人: 袁灿生;刘斌;王琳;龙卫华;柯壮;葛海啸;何健 申请(专利权)人: 江苏开放大学(江苏城市职业学院);南京农业大学
主分类号: C12N9/16 分类号: C12N9/16;C12N15/55;C12N15/70;C12N1/21;C12N15/82;B09C1/10;C02F3/34;C12R1/19;C02F101/38
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 黄欣
地址: 210000 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 磺酰脲类 除草剂 水解 tsme 突变体 编码 基因 用途
【说明书】:

发明公开了一种磺酰脲类除草剂水解酶TsmE突变体、其编码基因及用途,本发明以野生型磺酰脲类除草剂水解酶TsmE为出发模板,通过定向进化技术,获得了酶活显著提升的突变体M5(A183S)。与野生型相比,突变体M5对甲磺隆、甲嘧磺隆、苯磺隆、苄嘧磺隆和胺苯磺隆的比酶活分别提高了1.0、1.2、3.6、1.2和1.7倍。所述突变体及其编码基因可用于构建抗磺酰脲类除草剂转基因作物,也可用于土壤、水体中磺酰脲类除草剂的去除,具有非常重要的理论和应用价值。

技术领域

本发明属于蛋白质工程改造技术领域,具体涉及一种磺酰脲类除草剂水解酶TsmE突变体、其编码基因及用途。

背景技术

近年来,随着高毒性和长残留除草剂逐渐被限用和淘汰,除草剂市场逐渐进入低毒高效产品的时代。磺酰脲类除草剂以其高效、广谱和低毒等优点发展迅速,已经成为继有机磷、乙酰胺类除草剂后的第三大除草剂。据联合国粮食与农业组织(FAO)报道,磺酰脲类除草剂在1992年的使用量仅为129吨,但到2011年其使用量增加了17倍,在欧洲和北美地区,其用量甚至增加了100倍以上。在我国,磺酰脲类除草剂每年的应用面积已超过200万公顷,并仍呈扩大的趋势。目前,磺酰脲类除草剂全球年销售额超过 20 亿美元,约占全部除草剂销售额的10%。

虽然磺酰脲类除草剂对哺乳动物低毒,但部分磺酰脲类除草剂,如甲磺隆、甲嘧磺隆、氯嘧磺隆和胺苯磺隆等化学性质较稳定,土壤残留期很长,尤其在碱性土壤其残留期可长达2-3年,对后茬作物产生严重的药害。而部分残留期短的磺酰脲类除草剂,如苄嘧磺隆、噻吩磺隆和苯磺隆等,可作为抗除草剂转基因作物构建的靶标除草剂。因此获得优良的磺酰脲类除草剂降解脱毒酶和基因资源对磺酰脲类除草剂残留污染的生物修复和抗除草剂转基因工程都具有重要的应用价值。

TsmE是从细菌 Hansschlegelia zhihuaiae S113中鉴定的,能够催化噻吩磺隆、甲磺隆、甲嘧磺隆、苄嘧磺隆、苯磺隆、胺苯磺隆和氯嘧磺隆等多种磺酰脲类除草剂水解去酯化脱毒的酯酶。然而,TsmE对噻吩磺隆有极高的去酯化效率,但对其他磺酰脲类除草剂的去酯化效率则较低。在此背景下,本发明通过定向进化技术提高该酶的催化活力,使其能更高效催化磺酰脲类除草剂去酯化脱毒,提升其实际应用价值。

发明内容

解决的技术问题:针对上述技术问题,本发明提供一种磺酰脲类除草剂水解酶TsmE突变体、其编码基因及用途,能有效解决上述TsmE对噻吩磺隆以外的其他磺酰脲类除草剂的去酯化效率较低的不足之处。

技术方案:第一方面,本发明提供一种磺酰脲类除草剂水解酶TsmE突变体,所述突变体包含第183位的丙氨酸突变为丝氨酸,所述突变体的氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示。

第二方面,本发明提供一种第一方面所述的磺酰脲类除草剂水解酶TsmE突变体的编码基因,所述编码基因包含第547位的G突变为T,所述编码基因的核苷酸序列如SEQ IDNO.3所示。

第三方面,本发明提供含有第二方面所述的磺酰脲类除草剂水解酶突变体编码基因的重组表达载体,所述重组表达载体是将第二方面所述的磺酰脲类除草剂水解酶突变体编码基因插入pET-29a(+)的Nde I和Hind Ⅲ位点之间所得。

第四方面,本发明提供含有第二方面所述的磺酰脲类除草剂水解酶TsmE突变体编码基因的基因工程菌,所述基因工程菌的表达菌株为大肠杆菌BL21(DE3)。

第五方面,本发明提供第一方面所述的突变体在制备降解磺酰脲类除草剂中的应用;

第一方面所述的突变体在去除土壤或水体中磺酰脲类除草剂残留中的应用;

第二方面所述的编码基因在制备降解磺酰脲类除草剂或构建抗磺酰脲类除草剂转基因作物中的应用;

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