[发明专利]一种吸收转运新烟碱类杀虫剂的质膜内在水通道蛋白及其编码基因与应用

说明书

一种氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示的小白菜质膜内在水通道蛋白，其编码基因BraPIP1；1的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，该质膜内在水通道蛋白具有灵敏地响应外界环境中新烟碱类杀虫剂(噻虫嗪、吡虫啉等)的特征，同时具有介导新烟碱类杀虫剂的跨膜传输的功能，促进新烟碱类杀虫剂在植株根和叶积累，在指导农药高效轻简使用、新型内吸性农药开发等方面具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于生物技术领域，特别是一种来源于小白菜的质膜内在水通道蛋白及其在提高农作物新烟碱类杀虫剂传输利用效率中的应用。

技术背景

新烟碱类杀虫剂（如噻虫嗪、吡虫啉、啶虫脒、烯啶虫胺和呋虫胺等）已经成为全球市场增长最快的杀虫剂，占据了杀虫剂市场的24%及种衣剂市场的80%。新烟碱类杀虫剂是与天然杀虫剂尼古丁结构相似的合成化合物，其靶向作用于昆虫中枢神经系统的烟碱型乙酰胆碱受体(nAChRs) ，即由咪唑烷环中的氮原子与昆虫nAChRs 的氨基酸残基相互作用,阻断受体并导致昆虫瘫痪和死亡，这一机制使得新烟碱类杀虫剂具有较高的选择性，与传统杀虫剂相比对非靶标生物毒性较低。噻虫嗪(thiamethoxam)是1991年由瑞士诺华公司研发的高效、安全、高选择性、低毒的第二代新型烟碱类杀虫剂，以氯噻唑环增加广谱作用并提高活性，极性强，溶解性高，内吸作用强，用于茎叶喷雾、土壤灌根、种子处理，施药后叶片或根系通过内吸迅速传输到植株各部位，可有效防治蚜虫、潜叶蛾等害虫。

水通道蛋白主要促使水分的双向跨膜运动, 它所介导的自由水快速被动地跨生物膜转运, 是水进出细胞的主要途径。第1个植物水通道蛋白γ-TIP是Maurel等于1993年从拟南芥中分离出来的Maurel C, Reizer J, Schroeder J I, et al. The vacuolarmembrane protein gamma -TIP creates water specific channels in Xenopusoocytes. The EMBO Journal, 1993, 12(6):2241-2247. )。植物水通道蛋白都是MIP超家族的成员，不同植物的水通道蛋白分子结构同源性很高，序列非常保守。在分子结构方面，都有典型的6个跨膜结构域和5个环，并且被分别命名为A、B、C、D和Ｅ环，所有的成员在Ｂ环和Ｅ环都含有一个保守性非常高的NPA结构（Asn-Pro-Ala，NPA）。Johanson等（Johanson U.The complete set of genes encoding major intrinsic proteins in Arabidopsisprovides a framework for a new nomenclature for major intrinsic proteins inplants. Plant Physiology, 2001, 126(4):1358-69.）根据氨基酸序列同源性和亚细胞定位将水通道蛋白划分为5个家族：质膜内在蛋白(PIPs)， 液泡膜内在蛋白(TIPs)，类Nodulin26膜内在蛋白(NIPs)，小的碱性膜内在蛋白(SIPs)和类GlpF膜内在蛋白(GIPs)。球蒴藓中除了有上述5类水通道蛋白以外，还具有XIPs和HIPs等2个新类别 (Bienert G P,Bienert M D, Jahn T P, et al. Solanaceae XIPs are plasma membrane aquaporinsthat facilitate the transport of many uncharged substrates. Plant Journal,2011, 66(2):306-317.) 。