本發(fā)明專利技術涉及轉(zhuǎn)運植物螯合肽的組合物，其包括編碼植物中ATP結(jié)合盒(ABC)轉(zhuǎn)運蛋白的ABCC(多藥耐藥相關蛋白(MRP))亞家族的DNA分子。通過轉(zhuǎn)運植物螯合肽和/或有害物質(zhì)至細胞液泡中，所述轉(zhuǎn)運植物螯合肽的組合物可單獨地或與有害物質(zhì)組合用于累積并螯合植物螯合肽，從而減少從植物的根至莖遷移的毒性物質(zhì)的含量。因此，所述DNA分子可應用于研發(fā)作物，其中存在于植物的可食部分，如葉、莖、果實的毒性物質(zhì)的含量降低。此外，所述DNA分子可應用于不可食用的植物，以研發(fā)用于植物修復或植物提取的植物，并提高植物對砷、砷化合物和鎘的累積量及抗性，從而可能以環(huán)境友好及節(jié)約的清潔方式實現(xiàn)植物修復或植物提取。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及轉(zhuǎn)運植物螯合肽的組合物，其包括編碼植物中ATP結(jié)合盒(ABC)轉(zhuǎn)運蛋白的ABCC (多藥耐藥相關蛋白(MRP))亞家族的DNA分子。
技術介紹
砷(As)已廣泛用于醫(yī)藥、工業(yè)及農(nóng)業(yè)應用領域。在醫(yī)藥領域中，砷(As)已用于治療疾病，諸如梅毒、錐蟲病或阿米巴痢疾。在農(nóng)業(yè)應用領域中，含砷的除草劑諸如甲基砷酸二鈉(DSMA)已用于控制雜草和有害昆蟲。然而，砷(As)是劇毒的環(huán)境污染物，已知其引起多種與健康有關的問題。在一些國家，如中國、泰國和美國，其中正在積極進行采礦作業(yè)，以及孟加拉國和印度，已報道砷(As)污染地下水。受污染的地下水已成為問題，因為其被用作數(shù)千人的飲用水及農(nóng)業(yè)用水。通過飲用污染的水或食用污染的水灌溉的土壤中栽培的作物，引起人類砷(As)中毒。這種中毒并不限于由砷(As)導致的，而是通常由有毒重金屬及類金屬諸如鎘、汞等導致，其通過自然界的食物鏈在人體內(nèi)累積，引起大腦、神經(jīng)和骨骼的慢性損傷。而且，由于金屬和類金屬不容易從人體內(nèi)排出，其長期導致人體內(nèi)的問題。此外，污染的環(huán)境及其損害持續(xù)數(shù)代。因此，將這些有毒金屬(或類金屬)從環(huán)境中清除非常重要。在這方面，活生物體通常具有使用結(jié)合進入人體的有害物質(zhì)的生物材料或轉(zhuǎn)運蛋白，來緩解有害物質(zhì)毒性的機制。有助于這種活生物體抵抗有害物質(zhì)的基因可以一種比目前本領域中廣為人知的方法諸如物理、化學、植物修復技術或植物提取技術更經(jīng)濟且環(huán)境友好的方式，用于清理該有害物質(zhì)污染的環(huán)境。特別是，植物具有優(yōu)勢，因為它們不破壞原有的生態(tài)系統(tǒng)，具有美感，且可節(jié)約管理，且還通過簡單的外源基因表達表現(xiàn)出新的特性。因此，現(xiàn)已積極進行研究通過將優(yōu)良基因植入植物來改善植物，將其用于植物修復或植物提取。這被稱為植物修復。 因此，有必要研發(fā)植物中參與吸收更多的重金屬和類金屬，并提高對有毒重金屬和類金屬的抗性的遺傳信息。砷(As)以五價離子形式As (V)存在于土壤中，并通過轉(zhuǎn)運具有與As (V)相似結(jié)構(gòu)的磷酸鹽的蛋白質(zhì)進入植物根部。然后，砷(As)很容易轉(zhuǎn)化為三價離子As(III)。而且，因為大多數(shù)砷(As)以還原狀態(tài)的As(III)形式存在如稻田中，其通過屬于水孔蛋白家族的膜蛋白被吸收至植物中。在水稻中，As(III)通過硅外排轉(zhuǎn)運蛋白Lsi2排入木質(zhì)部中，以使砷(As)可由根轉(zhuǎn)運到莖。在細胞中，As(III)首先與植物螯合肽結(jié)合以解毒，且這種復合物最終被轉(zhuǎn)運至液泡，來表現(xiàn)抗性。因此，為了使植物表現(xiàn)出對有毒重金屬和類金屬的抗性，轉(zhuǎn)運蛋白將有毒金屬(或類金屬)_植物螯合肽復合物轉(zhuǎn)運至液泡的作用是必需的。然而，編碼起這種作用的植物蛋白的基因仍待發(fā)現(xiàn)。植物螯合肽(PC)通過與類金屬和重金屬如砷(As)螯合在解毒作用的第一階段發(fā)揮作用，且植物的液泡作為重金屬和砷(As)的最終解毒存儲區(qū)。使用PC的解毒過程是產(chǎn)生PC的植物和其他活生物體的特征，其區(qū)別于不能合成PCS (編碼PC合酶的基因)或PC的人類和芽殖酵母。因此，已長期進行積極研究以研發(fā)在植物液泡中螯合有毒金屬(或類金屬)的PC-金屬(或類金屬)轉(zhuǎn)運蛋白。然而，參與轉(zhuǎn)運與PC結(jié)合的重金屬至植物液泡的轉(zhuǎn)運蛋白和參與轉(zhuǎn)運與PC結(jié)合的As (III)的轉(zhuǎn)運蛋白仍有待確定。
技術實現(xiàn)思路
技術問題因此，本專利技術旨在解決現(xiàn)有技術的問題，且本專利技術的目的是提供轉(zhuǎn)運植物螯合肽的組合物，其包括編碼植物中ATP結(jié)合盒(ABC)轉(zhuǎn)運蛋白的ABCC(多藥耐藥相關蛋白(MRP))亞家族的DNA分子。本專利技術的另一目的是提供一種方法，其能提高植物對至少一種以下物質(zhì)的抗性，所述物質(zhì)選自由砷、鎘及其化合物組成的組中。在這里，所述方法包括用組合物轉(zhuǎn)化植物，轉(zhuǎn)運植物螯合肽與至少一種以下物質(zhì)的復合物形式至轉(zhuǎn)化植物的液泡，所述物質(zhì)選自由砷、鎘及其化合物組成的組中。本專利技術的還另一目的是提供一種用組合物轉(zhuǎn)化植物并轉(zhuǎn)運植物螯合肽或植物螯合肽與至少一種以下物質(zhì)的復合物至轉(zhuǎn)化植物的液泡的方法，所述物質(zhì)選自由砷、鎘及其化合物組成的組中。 技術方案為了完成以上目的，本專利技術人已進行研究篩選已知為ABC蛋白的多藥耐藥相關蛋白(MRP)亞家族的ABCC亞家族成員，以確定與植物中有害物質(zhì)的解毒作用相關的候選轉(zhuǎn)運蛋白。結(jié)果，專利技術人已確定了兩種在有害物質(zhì)的解毒作用中起重要作用的ABC轉(zhuǎn)運蛋白。更具體地說，本專利技術人已發(fā)現(xiàn)這兩種ABC轉(zhuǎn)運蛋白是液泡中需要抵抗有害物質(zhì)的植物螯合肽(PC)或PC復合物的轉(zhuǎn)運蛋白，所述有害物質(zhì)如砷、鎘和/或其化合物。因此，基于這些事實完成本專利技術。本專利技術的一方面提供轉(zhuǎn)運植物螯合肽的組合物，其包括編碼植物中ATP結(jié)合盒(ABC)轉(zhuǎn)運蛋白的ABCC(多藥耐藥相關蛋白(MRP))亞家族的DNA分子。本專利技術的另一方面提供一種方法，其能提高植物對至少一種以下物質(zhì)的抗性，所述物質(zhì)選自由砷、鎘及其化合物組成的組中。在這里，所述方法包括用組合物轉(zhuǎn)化植物，轉(zhuǎn)運植物螯合肽與至少一種以下物質(zhì)的復合物形式至轉(zhuǎn)化植物的液泡，所述物質(zhì)選自由砷、鎘及其化合物組成的組中。本專利技術的另一方面還提供一種用組合物轉(zhuǎn)化植物并轉(zhuǎn)運植物螯合肽或植物螯合肽與至少一種以下物質(zhì)的復合物至植物的液泡的方法，所述物質(zhì)選自由砷、鎘及其化合物組成的組中。本專利技術將在下文進行進一步詳細描述。根據(jù)本專利技術的一個具體實施例，提供了轉(zhuǎn)運植物螯合肽的組合物，其包括編碼植物中ATP結(jié)合盒(ABC)轉(zhuǎn)運蛋白的ABCC(多藥耐藥相關蛋白(MRP))亞家族的DNA分子。植物中ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白的多藥耐藥相關蛋白(MRP或ABCC)-亞家族(以下稱為ABC轉(zhuǎn)運蛋白的ABCC-亞家族)是一種ABC轉(zhuǎn)運蛋白，其用于轉(zhuǎn)移質(zhì)膜外細胞質(zhì)中的多種有機物質(zhì)，并將有機物質(zhì)轉(zhuǎn)運至植物液泡。ABC轉(zhuǎn)運蛋白存在于多種活生物體中，從原核生物至人類的肝細胞，并轉(zhuǎn)運多種物質(zhì)。根據(jù)本專利技術的一個具體實施例，由轉(zhuǎn)運植物螯合肽的組合物轉(zhuǎn)運的植物螯合肽可能是不與任何組分結(jié)合的植物螯合肽自身(載脂蛋白-PC2 Upo-PC2))，或植物螯合肽與至少一種以下物質(zhì)的復合物形式，所述物質(zhì)選自由鋅(Zn)、銅(Cu)、鉛(Pb)、銀(Ag)、汞(Hg)、硒(Se)、砷(As)、鎘(Cd)及其化合物組成的組中。更優(yōu)選地，植物螯合肽可以是植物螯合肽與至少一種以下物質(zhì)的復合物形式，所述物質(zhì)選自砷(As)、鎘(Cd)及其化合物組成的組中。如圖14-18所示，轉(zhuǎn)運植物螯合肽自身(載脂蛋白-PC2)不比轉(zhuǎn)運PC2-As復合物更有效，但通過ABC轉(zhuǎn)運蛋白轉(zhuǎn)運載脂蛋白-PC2為液泡提供了載脂蛋白-PC2，其是穩(wěn)定通過另一個轉(zhuǎn)運未結(jié)合金屬和類金屬的轉(zhuǎn)運蛋白轉(zhuǎn)運至液泡的有毒金屬(或類金屬)所必需的，且載脂蛋白-PC2可替代或被添加，有效地用于生產(chǎn)高分子量的巰基-As復合物，其與砷(As)具有高結(jié)合親和力。細胞中有害物質(zhì)解毒的最后階段是有害物質(zhì)螯合于液泡，其主要取決于植物螯合肽(PC)。植物螯合肽(PC)是金屬結(jié)合肽，其合成由其他有毒金屬以及砷(As)或鎘(Cd)誘導。PC用于通過巰基螯合如砷、鎘及其化合物的有害物質(zhì)，并螯合所述螯合復合物于液泡中，以保護細胞組分不受有害物質(zhì)如活性金屬(或類金屬)的侵害。這種PC介導的解毒作用是產(chǎn)生PC的活生物體的特征，包括各種植物，例如，藻類、苔蘚、秀麗隱桿線蟲和裂殖酵母，其區(qū)別于不能合成P本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李永淑，恩里科·馬丁諾亞，樸祉映，宋元鏞，大衛(wèi)·G·門多薩科扎特，朱利安·I·施羅德，
申請(專利權(quán))人：浦項工科大學校產(chǎn)學協(xié)力團，
類型：
國別省市：
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