[发明专利]具有抗Cd2+和抗Cu2+功能的基因DvCRP2、其编码蛋白及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有抗Cd²⁺和抗Cu²⁺功能的基因DvCRP2、其编码蛋白及其应用。

背景技术

随着现代工业的发展，重金属污染日趋严重。重金属污染引发的环境和健康问题在许多国家都有报道。镉(Cd²⁺)是生物毒性最强的重金属之一，而且Cd²⁺在环境中的化学活性强、移动性大、毒性持久。自上世纪20年代起，由于采矿、冶炼、电镀、化工等行业的快速发展及其废水的排放，导致水体和土壤Cd²⁺污染日益严重。水体和土壤中污染的Cd²⁺易被水体生物和高等植物吸收和积累，影响它们的生长及代谢，造成农产品产量和品质下降及生态环境的破坏。更严重的是水体和土壤中的Cd²⁺容易通过食物链的富集作用进入人体，对人类健康造成严重的危害。

环境Cd²⁺污染的生物修复是一种新兴的绿色环境治理技术，具有很大的应用潜力。该技术主要利用对Cd²⁺耐性强、吸收和富集量大的生物体(如高等植物和微生物)来降低环境中Cd²⁺的含量，以达到修复的目的。从长远来看，生物修复技术的长足进步将依赖于Cd²⁺耐受和积累关键基因的鉴定和克隆，并通过转基因技术培育一批高耐受、高积累Cd²⁺的生物新品种。

研究发现很多绿藻对Cd²⁺具有很高的耐受性，如硅藻(Phaeodactylum tricornutum)可以耐受超过400μM的Cd²⁺，而莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)也可以耐受200μM以上的Cd²⁺；另外很多绿藻还具有很强的吸附和积累Cd²⁺的能力，因此绿藻在治理水体Cd²⁺污染方面被公认为具有很好的应用前景。此外，绿藻特异耐Cd²⁺基因的克隆可为Cd²⁺污染的生物修复技术提供优良基因资源。

盐藻(Dunaliella)(又称杜氏盐藻)是一种生存于极端环境下的真核单细胞绿藻，对盐胁迫具有极强的适应能力，研究表明盐藻对Cd²⁺也具有较强的耐受性(Tsuji et al.，2002，2003)。但对盐藻的研究缺乏转化系统，不能通过成熟的遗传学方法进行研究。

利用酵母的功能互补系统克隆外源基因是一个非常有效的手段，因为酵母是真核生物基因的优良表达系统，具有高效的转化方法，而且酵母有可供筛选的丰富突变体。由于这一方法通过功能互补进行筛选，因而具有高效、直接、目的性强等优点，更重要的是通过该方法可以筛选到与酵母突变基因不同源的新基因。植物很多抗Cd²⁺基因是通过这一方法被克隆的，如拟南芥的AtPCS1和AtPcr1、小麦的TaPCS1、TaTM20和TaHsfA4a及遏蓝菜的TcHMA4等。

因此，利用酵母功能互补系统从盐藻中分离抗镉基因是一个非常有效的手段，将有可能从盐藻中筛选获得新的抗镉基因，从而为提高生物体抗镉能力、增加生物体内镉的积累量的基因工程提供优良基因资源。

发明内容

本发明的目的之一在于提供了一种从极端生物盐藻(Dunaliella viridis)中分离出来的具有抗Cd²⁺和抗Cu²⁺功能的基因DvCRP2。

本发明的目的之二在于提供该基因的编码蛋白。

本发明目的之三在于提供该基因在提高生物体抗镉和抗铜能力中的应用。

本发明的目的之四在于提供该基因在增加生物体内镉和铜的积累量方面的应用

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有抗Cd²⁺和抗Cu²⁺功能的基因DvCRP2，其特征在于该基因具有下列核苷酸序列之一：

1)具有SEQ ID NO：1所示的碱基序列；

2)与SEQ ID NO：1所限定的核酸序列具有95％以上的同源性，且编码相同生物学功能蛋白质的DNA序列。

一种上述的基因DvCRP2编码的蛋白，其特征在于该蛋白具有下列氨基酸序列之一：

1)具有SEQ ID NO：2所示的氨基酸序列；