[发明专利]一种水稻OsSagB基因及其在抗硝基化合物污染中的应用

说明书

本发明涉及植物基因工程领域内一种水稻OsSagB基因及其在抗硝基化合物污染中的应用，本发明的OsSagB基因的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示，过表达该基因可以提高植物对硝基芳香族化合物TNT的耐受性和解毒能力，并将更多的TNT从培养环境中移除。本发明不仅为硝基芳香族化合物污染的植物修复提供重要的理论依据，还对植物应对逆境胁迫的分子育种具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，特别涉及一种水稻OsSagB基因及其在抗硝基化合物污染中的应用。

背景技术

硝基芳香族化合物在自然界中广泛存在，主要由化石燃料的不完全燃烧以及硝化反应产生，应用于炸药、染料、杀虫剂、农药、医药等化学原料的生产。硝基芳香族化合物化学性质稳定，能与土壤孔隙和腐殖质紧密结合，不易在环境中降解，已成为一类重要的环境污染物。此外，硝基芳香族化合物在农业生产、军事活动、医药化工等领域的广泛利用，对土壤和地下水都造成了严重的环境污染。以硝基芳香族化合物2,4,6-三硝基甲苯（TNT）为例，据估计仅在美国就有超过120万吨的土壤被TNT污染，并且这类污染对其它国家也有类似的影响。硝基芳香族化合物对几乎所有生物都具有高毒性和诱变活性，其中许多硝基芳香类物质已被美国环境保护署（EPA）列为可能的人类致癌物和优先控制污染物。动物实验表明，硝基芳香族化合物可以对肝脏、血液、免疫系统和生殖系统等造成多种损害。此外，硝基芳香族物质不仅对植物生长具有强烈的抑制作用，而且可以限制周围植被的定植，进而对整个生态系统造成严重的破坏。因此，对硝基芳香族化合物污染的土壤和地下水的清理修复一直是国际关注的热点。

植物修复是指利用植物来修复环境毒性和污染，是一种安全高效且可持续的方法。植物基因工程即基于新基因的植物转化技术是推动植物修复的一种有效手段。植物修复的分子基础是通过过量表达具有降解活性的基因，从而降低植物毒性。因此，挖掘具有降解硝基芳香族化合物活性的基因，并解析其降解机制，可为硝基芳香族物质残留污染的植物修复提供重要的理论依据。硝基还原酶是一类烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸或烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADPH/NADP）为氢供体的黄素蛋白，可以催化硝基芳香族化合物和硝基杂环衍生物上硝基基团的还原代谢。硝基还原酶基因在细菌基因组中广泛存在，并在古菌以及一些真核生物中也有分布。根据其序列相似性和已知的功能特性，硝基还原酶（NTR）超基因家族已被划分为22个亚家族。然而，目前绝大部分研究集中于有限的几个硝基还原酶亚家族（如nfsA和nfsB）的生化特性和生物技术利用上，对SagB亚家族知之甚少。据我们所知，目前尚没有对植物硝基还原酶基因SagB进行研究的相关报道。此外，目前人们主要通过表达外源基因的方式来提高植物对硝基芳香族化合物的耐受性和降解效率。例如，将来自细菌的编码硝基还原酶基因nfsI和来自酵母的编码老黄酶基因OYE3分别在烟草和拟南芥中表达后，增加了转基因植株对TNT的耐受性和解毒能力，并将更多的TNT从培养环境中移除。在这些研究中均是表达外源基因来提高植物对硝基化合物解毒效率的，而对于植物内源的硝基还原酶基因SagB尚未进行研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水稻OsSagB基因，用于抗硝基化合物污染的应用中，通过过表达该基因可以提高植物对TNT的耐受性和解毒能力，并将更多的TNT从培养环境中移除。本发明不仅为硝基芳香族化合物污染的植物修复提供重要的理论依据，还对植物应对逆境胁迫的分子育种具有重要的应用价值。

本发明的首先提供了一种水稻OsSagB基因，所述OsSagB基因的核苷酸序列如SEQID No.1所示。

本发明在上述水稻OsSagB基因的基础上还提供一种基于上述基因编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。

本发明的上述OsSagB基因在水稻植株中的过表达，用于提高水稻抗硝基化合物的耐受性。

本发明的上述OsSagB基因在水稻植株中的过表达，还用于植物修复硝基化合物污染。