[发明专利]除草剂麦草畏降解基因dicX1及其应用

说明书

本发明在某土壤样品的宏基因组中获得了一种具有降解除草剂麦草畏的基因dicX1。本发明构建了含有该基因的重组载体，将其在原核宿主细胞大肠杆菌中表达。实验证明，所述基因在原核宿主细胞中表达后，具有降解除草剂麦草畏的功能，可用于抗除草剂转基因农作物的培育及污染土壤的生物修复。

技术领域

本发明属于生物降解技术领域，涉及dicX1基因表达蛋白质降解除草剂麦草畏的功能。

背景技术

除草剂(herbicide)是指利用各种机理和方法来除去杂草的试剂。除草剂在给杂草带来伤害的同时，也会损伤农作物，可能会造成农作物的减产等问题，这就大大的限制了除草剂的使用。为解决这个减产的问题，越来越多的人开始关注利用转基因的手段来培育抗除草剂作物。

麦草畏(Dicamba)，是一种具有选择性和内吸传导型苗后生长素类除草剂，属苯甲酸类除草剂，对一年生和多年生阔叶杂草有显著防除效果。目前，对麦草畏的降解机制还不清晰，无法针对靶蛋白进行研究。仅针对麦草畏降解酶基因的克隆和获取开展了部分研究。

发现新的麦草畏降解基因，并将其用于抗除草剂转基因农作物的培育，使植物吸收除草剂后仍能进行正常的生理代谢；通过修饰靶蛋白，使其与除草剂结合的效率降低提高植物的耐性；通过引入降解除草剂的酶或酶系统，在除草剂发生作用前将其降解或解毒，是目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是发现一种新的除草剂麦草畏降解基因，其编码的蛋白质能够用于麦草畏分子的降解。

微生物经过长期的压力选择，进化出一系列适应该生境的生存机制与功能基因。这些菌株基因组中蕴藏着丰富的基因资源，值得进行深入研究。本发明从我国南方某制药厂周围土壤样品的微生物宏基因组数据中获得了一种具有降解除草剂麦草畏的基因dicX1。通过构建了该基因的表达载体，将其在除草剂降解筛选菌株大肠杆菌中表达。实验证明，所述基因在原核宿主细胞中表达后，具有降解除草剂麦草畏的功能，可用于抗除草剂转基因农作物的培育及污染土壤的生物修复。具体研究工作如下：

1、获得了含有dicX1基因的重组工程菌株

1)通过PCR从南方某制药厂周围土壤样品的微生物宏基因组扩增出dicX1基因，其大小为1020bp，该基因编码339个氨基酸，将其克隆于载体pJET上，构建了含有完整dicX1基因的重组克隆质粒pJET-dicX1；

2)将dicX1基因连接于pRAD1质粒上，该质粒含组成型高表达groEL启动子，可高效持续表达下游靶标蛋白。构建完成的重组质粒pRAD-dicX1；

3)将导入dicX1基因的重组质粒pRAD-dicX1转入麦草畏降解基因筛选菌株大肠杆菌JM109中，获得工程菌株JM-dicX1(详见实施例1)；

2、表达dicX1的重组大肠杆菌工程菌株的催化活性实验

已有研究表明，除草剂麦草畏降解的关键步骤在于麦草畏分子的去甲氧基化反应。经过微生物酶的催化将除草剂麦草畏去甲氧基生成无除草剂活性的3,6-二氯水杨酸(DCSA)。

实验证实，向培养基中添加除草剂麦草畏化合物后，经过48小时孵育，表达dicX1的重组大肠杆菌工程菌株JM-dicX1能够将麦草畏分子完全降解，生成去甲基的无除草剂活性的DCSA。

实验表明，重组表达的dicX1蛋白质具有降解除草剂麦草畏的催化功能，降解产物主要为无除草剂活性的3,6-二氯水杨酸DCSA。该基因在抗除草剂转基因农作物的培育及污染土壤的生物修复方面具有应用潜力。

序列表信息

SEQ ID NO.1：dicX1基因的核苷酸序列。

SEQ ID NO.2：DicX1的氨基酸序列。

附图说明：