[发明专利]二羟基丙酮合成酶和二羟基丙酮激酶基因表达盒串联的植物表达载体及其构建方法和应用

说明书

技术领域：

本发明属于植物基因工程技术领域，具体涉及一种提高植物同化和吸收甲醛能力的植物表达载体pK-35S-PrbcS-*T-DAK-PROLD-PrbcS-*T-DAS及其构建方法和在提高植物吸收和耐受外源甲醛能力中的应用。

背景技术：

甲醛是一种无色，有强烈刺激气味的气体，易溶于水、醇和醚，被广泛用于工业生产中，是胶粘剂工业应用最广泛的化学原材料。随着经济的发展和人民生活水平的提高，各种原料制成的建筑装饰材料已走入各种室内公共场所和家庭，使甲醛成为室内空气污染公认最具代表性的化学物质。室内空气中游离甲醛浓度在中国规定的允许值是0.08(mg/立方米)，对新装修住宅的调查结果表明室内空气中甲醛浓度是室外空气的6.65倍，为0.492mg/m³，在门窗关闭时甲醛浓度超标100倍。甲醛为较高毒性物质，它反应能力极强，能与蛋白质，核酸和脂类产生非特异性的反应，是一种非常活泼的化合物，因此对所有的生物来说都有很高的毒性长期接触低剂量甲醛可引起慢性呼吸道疾病，引起鼻烟癌、结肠癌、脑瘤、月经紊乱、细胞核的基因突变，DNA单链内交连和DNA与蛋白质交连及抑制DNA损伤的修复、妊娠综合症、引起新生儿染色体异常、白血病，这就是所谓的装修综合病(sick-house)。

相对于油漆中的苯、甲苯、二甲苯、游离甲苯二异氰酸酯(TDI)、挥发性有机化合物(VOC)等有害物质来说，甲醛具有潜伏周期长(3-15年)、隐藏深、分布广、易挥发、治理难、危害大等特性。目前清除污染甲醛通常使用的方法有三种：一是使用环保材料；二是开窗通风；三是用植物或除污剂清除污染，使用除污剂有二次污染的可能。用室内栽培植物清除甲醛污染，是最自然、最环保的方式，科学研究证明确实有些植物能够吸收分解甲醛，但吸收能力和速度非常有限(Giese等，1994，Plant Physiol.104：1301-1309)。

甲醛是一种非常活泼的化合物，因为能与蛋白质，核酸和脂类产生非特异性的反应(Feldman等，Prog Nucleic Acid Res Mol Biol，1973，13：1-49)，因此对所有的生物包括植物来说都有很高的毒性。但在生物体内通过各种脱甲基化反应，也会产生低浓度的甲醛，所以几乎所有的生物对甲醛都有各自的解毒机制。自然界中的大多数植物属光能自养型生物，主要以CO₂为碳源，大部分植物通过光合作用的开尔文循环途径固定CO₂。甲醛也是植物一碳(Cl)化合物代谢的一种中间产物，但是大部分甲醛在植物体内并不以游离状态存在，而是结合到内源的亲核化合物如谷胱甘肽或四氢叶酸上(Chen等，1997，Plant Physiol 115：299-309)。

生物化学和遗传学的研究证明依赖-谷胱苷肽的甲醛脱氢酶(FALDH)在真核生物中是负责甲醛代谢的主要酶，这种酶普遍存在于动物和植物组织中。ADH2基因编码拟南芥中FALDH，在植物中只有少量的表达。最近西班牙的一个研究小组获得FALDH过量表达的转基因拟南芥，他们的研究结果表明提高FALDH在转基因植物中的酶活性可使它们吸收外源甲醛的效力提高25％，而通过共抑制或反义表达降低FALDH在转基因植物中的活性，可使它们吸收甲醛的速度显著下降，与野生型相比，对甲醛的脱毒能力也大大降低，这是用转基因方法增强植物对甲醛脱毒作用的首例研究(Achkor等，Plant physiology.132：2248-2255)。