薤白EPSP合酶基因cDNA定点突变、表达及草甘膦抗性的研究

来源 :湖南农业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:fgh000000
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微生物和植物中的EPSP合成酶是芳香族氨基酸合成过程的关键酶。除草剂草甘膦(Glyphosate)通过与EPSP合成酶结合,阻断其芳香族氨基酸的合成,从而杀灭害草。植物中EPSP合成酶的过量表达或某些活性位点氨基酸的突变可使其对高剂量的草甘膦产生耐受性。薤白(Allium macrostemon Bunge)是葱属草本植物,田间表现出对草甘膦的较强抗性。目前对该基因cDNA进行了克隆并通过转基因对其抗性进行了分析。为了进一步提高该基因抗性,以适合抗除草剂基因工程对植物源基因的需求,本研究采用重组PCR方法,定点突变薤白EPSP合成酶基因cDNA(EPSPsA)序列,将第527位的碱基由鸟嘌呤(G)突变为胞嘧啶(C),使其编码酶氨基酸序列第176位由甘氨酸(Gly-176)突变为丙氨酸(Ala-176)。软件分析突变后的EPSP合成酶二级结构发生微变,减少了一个EPSP信号位点,增加一个酰胺化位点。为验证突变基因及相应酶的抗性效果,将点突变的EPSPsA基因cDNA (EPSPsA*)序列分别构建了带tac启动子的融合表达载体pMAL-p2X-EPSPsA*和带T7启动子的pET32a-EPSPsA*。转入大肠杆菌后,实现了EPSPsA*基因的可调控表达,对调控过程中诱导温度、诱导时间对EPSP合成酶表达的影响进行了研究。将表达EPSPsA*的大肠杆菌接种于含草甘膦的培养基中,检测到细菌对草甘膦的抗性有所提高。将点突变的EPSPsA*和EPSPsA基因cDNA分别插入到植物表达载体pWM101中,置于35S启动子下游,构建了植物过表达重组载体。以根癌农杆菌介导法将表达载体转入烟草WS38,并通过潮霉素抗性筛选获得了转基因的抗性愈伤组织。将愈伤接种于含有不同草甘膦浓度的培养基中,鉴定了其草甘膦抗性。结果表明,未转基因烟草对草甘膦极为敏感,在50mg/L浓度时,一周内全部坏死。转EPSPsA基因烟草耐受浓度达到1000mg/L,而转点突变EPSPsA*基因烟草愈伤在草甘膦浓度为1200mg/L时才全部死亡。这进一步证实了点突变后的EPSP合成酶草甘膦抗性获得了一定程度的提高。
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