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一种苋菜重组抑菌蛋白及其制备方法和应用   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2020-07-28
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2020-11-24
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-03-11
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2040-07-28
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN202010737394.4 申请日 2020-07-28
公开/公告号 CN111892649B 公开/公告日 2022-03-11
授权日 2022-03-11 预估到期日 2040-07-28
申请年 2020年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 C07K14/415C12N15/29C12N15/81C12N15/66A01N47/44A01P3/00C12R1/84 主分类号 C07K14/415
是否联合申请 联合申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 1
权利要求数量 2 非专利引证数量 1
引用专利数量 0 被引证专利数量 0
非专利引证 1、CN 103238634 A,2013.08.14Kim,Y.S.等.Accession NO.: AAB67746.1,amarandin-S [Amaranthus tricolor]. 《Genbank Database》.1997,DEFINITION、SOURCE、FEATURES及ORIGIN部分.;
引用专利 被引证专利
专利权维持 2 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 湖南农业大学,湖南省水稻研究所 当前专利权人 湖南农业大学,湖南省水稻研究所
发明人 高杜娟、廖石榴、廖晓兰、张亚 第一发明人 高杜娟
地址 湖南省长沙市芙蓉区农大路1号 邮编 410128
申请人数量 2 发明人数量 4
申请人所在省 湖南省 申请人所在市 湖南省长沙市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
长沙新裕知识产权代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
刘加
摘要
本发明公开了一种苋菜抑菌蛋白AmaAAP,所述苋菜抑菌蛋白AmaAAP的氨基酸序列为SEQ ID No:1;本发明还公开了一种编码所述苋菜抑菌蛋白AmaAAP的基因,所述苋菜抑菌蛋白AmaAAP基因的核苷酸序列为SEQ ID No:2;本发明还公开一种基于所述苋菜抑菌蛋白AmaAAP的重组抑菌蛋白rAmaAAP;本发明还公开了所述重组抑菌蛋白rAmaAAP在制备防控辣椒疫霉病药物中的应用;本发明还公开了所述重组抑菌蛋白rAmaAAP在制备防控水稻纹枯病药物中的应用;本发明还公开了该重组抑菌蛋白rAmaAAP的制备方法。本发明利用毕赤酵母生产重组蛋白,具有分泌型表达的优势,易于工业化生产以及为设计生物农药的剂型提供更多选择。
  • 摘要附图
    一种苋菜重组抑菌蛋白及其制备方法和应用
  • 说明书附图:abs-1
    一种苋菜重组抑菌蛋白及其制备方法和应用
  • 说明书附图:图1
    一种苋菜重组抑菌蛋白及其制备方法和应用
  • 说明书附图:图2
    一种苋菜重组抑菌蛋白及其制备方法和应用
  • 说明书附图:图3
    一种苋菜重组抑菌蛋白及其制备方法和应用
  • 说明书附图:图4
    一种苋菜重组抑菌蛋白及其制备方法和应用
  • 说明书附图:图5
    一种苋菜重组抑菌蛋白及其制备方法和应用
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-03-11 授权
2 2020-11-24 实质审查的生效 IPC(主分类): C07K 14/415 专利申请号: 202010737394.4 申请日: 2020.07.28
3 2020-11-06 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种重组抑菌蛋白rAmaAAP在制备防控辣椒疫霉病药物中的应用,其特征在于,所述重组抑菌蛋白rAmaAAP为:由SEQ ID No:1所示的氨基酸序列组成的蛋白;所述重组蛋白rAmaAAP抑制辣椒疫霉菌。

2.一种重组抑菌蛋白rAmaAAP在制备防控水稻纹枯病药物中的应用,其特征在于,所述重组抑菌蛋白rAmaAAP为:由SEQ ID No:1所示的氨基酸序列组成的蛋白;所述重组蛋白rAmaAAP抑制水稻纹枯病菌。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及植物病害生物防治领域,尤其涉及一种苋菜重组抑菌蛋白及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 辣椒疫霉(Phytophthora capsici)引起的辣椒疫霉病是一种危害辣椒、番茄、黄瓜等作物生长的毁灭性病害。目前对辣椒疫霉病的防治主要采用化学杀菌剂(甲霜灵,丁基吡咯啉和氟噻唑酮等)结合栽培管理措施(种植抗病品种、轮作等)来进行。水稻纹枯病是水稻生产上普遍发生的一种世界性真菌病害,由立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kühn)引起,该病使水稻不能抽穗,或抽穗的瘪谷较多,粒重下降,严重影响水稻产量。防治该病的药剂以井冈霉素为主,但长期单一使用也造成抗药性增加的问题。因此,寻找新的具有抑制这两种病原菌活性的植物源天然物质来控制病害的发生对蔬菜产业和水稻产业的发展具有重大的环保价值。
[0003] 核糖体失活蛋白广泛存在与高等植物体内,可以给植物提供对真菌和病毒的广谱抗性,主要通过N‑糖苷酶活性和RNA水解酶活性来行使功能。早在19世纪末就从蓖麻中分离到了第一个核糖体失活蛋白‑蓖麻毒蛋白(ricin),迄今为止已经从多种植物中检测到。苋菜作为一种苋科植物,已经从中分离纯化出了多种抑菌成分,如可作用于细菌的类黄酮类、萜类和有机酸类等,可作用于真菌的苋菜种子中的抗菌肽类。目前,还尚未见采用苋菜核糖体失活蛋白基因作为植物源抑菌剂在防控辣椒疫霉病和水稻纹枯病上的报导。

发明内容

[0004] 为了解决上述相关领域的不足,本发明提供一种苋菜重组抑菌蛋白及其制备方法和应用。
[0005] 本发明的一种苋菜重组抑菌蛋白及其制备方法和应用是通过以下技术方案实现的:
[0006] 一种苋菜抑菌蛋白AmaAAP,所述苋菜蛋白AmaAAP的氨基酸序列为SEQ ID No:1。
[0007] 编码上述一种苋菜抑菌蛋白AmaAAP的基因,所述苋菜蛋白AmaAAP基因的核苷酸序列为SEQ ID No:1。
[0008] 一种含有上述苋菜抑菌蛋白AmaAAP基因的表达载体。
[0009] 一种基于苋菜蛋白AmaAAP的重组抑菌蛋白rAmaAAP,所述重组抑菌蛋白rAmaAAP为:
[0010] 由所述SEQ ID No:1所示的氨基酸序列组成的蛋白质;
[0011] 或与所述SEQ ID No:1所限定的氨基酸序列同源性在80%至100%编码相同功能蛋白质的氨基酸序列组成的蛋白质;
[0012] 或所述SEQ ID No:1所示的氨基酸序列经增加、缺失或替换一个或多个氨基酸具有同等活性的衍生蛋白。
[0013] 一种重组抑菌蛋白rAmaAAP在制备防控辣椒疫霉病药物中的应用,所述重组蛋白rAmaAAP抑制辣椒疫霉菌。
[0014] 一种重组抑菌蛋白rAmaAAP在制备防控水稻纹枯病药物中的应用,所述重组蛋白rAmaAAP抑制水稻纹枯病菌。
[0015] 一种重组抑菌蛋白rAmaAAP的制备方法,包括以下步骤:
[0016] 步骤1,对SEQ ID No:2所示的核苷酸序列两端添加EcoRI/NotI酶切位点和His标签序列后,进行全基因合成,得到基因片段;
[0017] 步骤2,用EcoRI/NotI双酶切载体pPIC9K和步骤1所得的基因片段,回收纯化,将双酶切后的基因片段与载体pPIC9K连接,得连接产物并将其转化入大肠杆菌XL10感受态中,挑取阳性克隆进行PCR,提取重组质粒,测序,得含有AmaAAP基因的重组质粒,即重组表达载体;
[0018] 步骤3,将所得到的重组表达载体经SalI线性化电转化至毕赤酵母GS115感受态中,挑选含有重组质粒的酵母菌株,以pPIC9K载体通用引物进行PCR扩增,挑选含有重组质粒的酵母菌单菌落;
[0019] 步骤4,将步骤3所述的含有重组质粒的酵母菌株,于0.5%的甲醇,25 30℃,48 96h~ ~的诱导条件下,制备得到上清表达的重组蛋白rAmaAAP;
[0020] 步骤5,将步骤4的上清沉淀,纯化后,得到重组蛋白rAmaAAP。
[0021] 本发明与现有技术相比而言,具有以下有益效果:
[0022] 1)本发明提供一种制备苋菜重组抑菌蛋白rAmaAAP的方法以及利用该方法制备的蛋白对辣椒疫霉和水稻纹枯病菌的抑菌活性,填补了植物源抗菌肽在防治这两种病害中的空白。
[0023] 2)本发明合成了苋菜抑菌蛋白AmaAAP适合毕赤酵母表达的核苷酸序列;而且为了保证外源基因的可溶性表达,切除了AmaAAP蛋白的信号肽区域,得到了适合外源表达的缺失型苋菜核糖体失活蛋白的氨基酸序列;建立了AmaAAP蛋白的毕赤酵母表达载体,能快速稳定的获得rAmaAAP蛋白。
[0024] 3)本发明提供的rAmaAAP对辣椒疫霉和水稻纹枯病菌具有明显的抑菌效果。
[0025] 4)本发明提供的苋菜抑菌重组蛋白rAmaAAP可作为大规模生产的植物源抑菌剂,能减少化学杀菌剂的危害,对病害的生物防治和作物安全具有积极意义。
[0026] 5)本发明在全基因合成过程中加入了HIS标签蛋白,具有分子量小,带点少,免疫原性差的特点,并能特异性的结合镍离子,为后续的WB验证和蛋白纯化提供条件。利用毕赤酵母生产重组蛋白,具有分泌型表达的优势,易于工业化生产以及为设计生物农药的剂型提供更多选择。
[0027] 6)本发明构建了真核表达载体pPIC9K‑AmaAAP,转化毕赤酵母GS115后成功诱导表达了分子量约为35KD的蛋白,该蛋白主要在胞外表达。经镍琼脂糖亲和层析法纯化的蛋白经SDS‑PAGE鉴定,纯化的重组蛋白rAmaAAP纯度高。

实施方案

[0034] 以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。本发明中未详细说明的结构或工作原理属于现有技术和本领域的公知常识,本技术领域的技术人员应当知晓。
[0035] 实施例1
[0036] 本实施例提供一种苋菜抑菌蛋白AmaAAP:
[0037] 对苋菜抑菌蛋白Uniprot ID:Q96322(基因名AAP,Gene ID: AAB67746.1)氨基酸序列进行跨膜区分析,信号肽分析和疏水性分析,得到该基因编码284个氨基酸,6‑26aa为跨膜区,1‑31aa为信号肽序列,局部亲水性好,预计表达蛋白可溶,选取32‑284aa进行毕赤酵母表达。32‑284位氨基酸序列即为SEQ ID NO:1所示氨基酸序列,命名为苋菜抑菌蛋白AmaAAP。
[0038] 实施例2
[0039] 本实施例提供一种编码上述的苋菜抑菌蛋白AmaAAP的基因:
[0040] 对SEQ ID NO:1所示氨基酸序列按毕赤酵母菌密码子偏好性进行密码子优化,优化后的核苷酸序列为SEQ ID No:2,命名为苋菜抑菌蛋白AmaAAP基因。
[0041] 实施例3
[0042] 本实施例提供一种含有苋菜蛋白AmaAAP基因的表达载体,所述表达载体是通过以下步骤构建的:
[0043] 在实施例2得到的核苷酸序列如SEQ ID No:2所示的苋菜抑菌蛋白AmaAAP基因的两端添加酶切位点EcoRI/NotI以及His标签后,对其进行全基因合成,得到基因片段;本实施例的全基因合成是委托生工生物工程(上海)股份有限公司(以下简称为生工)完成的;
[0044] 用EcoRI/NotI双酶切载体pPIC9K和上述步骤所得的基因片段,回收纯化,将双酶切后的基因片段与载体pPIC9K连接,得连接产物并将其转化入大肠杆菌XL10感受态中,挑取其阳性克隆以pPIC9K载体通用引物进行PCR扩增(PCR参数设定为94℃预变性5min;94℃30s,52℃45s,72℃延伸1min30s,30个循环;72℃最后延伸10min),提取重组质粒,测序,得含有AmaAAP基因的重组质粒,即为构建的重组表达载体。
[0045] 其中,上述pPIC9K载体通用引物为:
[0046] 5’AOX: 5’‑GAC TGG TTC CAA TTG ACA AGC‑3’;
[0047] 3’AOX: 5’‑GGA TGT CAG AAT GCC ATT TGC‑3’。
[0048] 实施例4
[0049] 本实施例提供一种重组抑菌蛋白rAmaAAP,所述重组抑菌蛋白rAmaAAP为由所述SEQ ID No:1所示的氨基酸序列组成的蛋白。
[0050] 实施例5
[0051] 本实施例提供一种重组抑菌蛋白rAmaAAP,所述重组抑菌蛋白rAmaAAP为与所述SEQ ID No:1所限定的氨基酸序列同源性在80%至100%编码相同功能蛋白质的氨基酸序列组成的蛋白。
[0052] 实施例6
[0053] 本实施例提供一种重组抑菌蛋白rAmaAAP,所述重组抑菌蛋白rAmaAAP为所述SEQ ID No:1所示的氨基酸序列经增加、缺失或替换一个或多个氨基酸具有同等活性的衍生蛋白。
[0054] 实施例7
[0055] 本实施例提供一种重组抑菌蛋白rAmaAAP的制备方法:
[0056] 将实施例3所述的重组表达载体经SalI线性化,线性化质粒如图1所示,电转化至毕赤酵母GS115感受态中,挑选含有重组质粒的酵母菌株,以pPIC9K载体通用引物进行PCR(PCR参数设定为94℃预变性5min;94℃30s,52℃45s,72℃延伸1min30s,30个循环;72℃最后延伸10min),挑选经抗生素筛选后的含有重组质粒的酵母菌单菌落,将其放入YPD液体培养基中,并于30℃,220rpm摇培12h;吸取菌液于BMGY培养基中,于30℃,220rpm培养到OD600=0.5,离心,换成培养基BMMY(pH6.0),每12h加入0.5%甲醇进行诱导,诱导条件为29℃,
220rpm,72h,制备得到上清表达的重组蛋白。
[0057] 收集诱导后的上清,并经生工TCA沉淀试剂盒(BSP012)沉淀目的蛋白,经SDS‑PAGE检测为约35kD的单一条带。
[0058] 目的蛋白经Sangon Biotech(D110002)Western Blot检测为35kD左右的单一条带,结果如图2所述。
[0059] 目的蛋白经镍柱亲和层析进行纯化,经SDS‑PAGE检测为约35kD的单一条带,结果如图3所示。
[0060] 其中,上述pPIC9K载体通用引物为:
[0061] 5’AOX: 5’‑GAC TGG TTC CAA TTG ACA AGC‑3’;
[0062] 3’AOX: 5’‑GGA TGT CAG AAT GCC ATT TGC‑3’。
[0063] 实施例8
[0064] 本实施例提供一种重组抑菌蛋白rAmaAAP的制备方法:
[0065] 本实施例与实施例7的区别在于:
[0066] 本实施例是将实施例5所述的重组抑菌蛋白rAmaAAP按照实施例3的步骤进行处理,得到含有AmaAAP基因的重组质粒。
[0067] 菌液在BMMY培养基中的诱导条件为:25℃,96h。
[0068] 实施例9
[0069] 本实施例提供一种重组抑菌蛋白rAmaAAP的制备方法:
[0070] 本实施例与实施例7的区别在于:
[0071] 本实施例是将实施例6所述的重组抑菌蛋白rAmaAAP按照实施例3的步骤进行处理,得到含有AmaAAP基因的重组质粒。
[0072] 菌液在BMMY培养基中的诱导条件为:30℃,48h。
[0073] 实施例10
[0074] 本实施例提供一种重组抑菌蛋白rAmaAAP在制备防控辣椒疫霉病药物中的应用。
[0075] 本实施例采用的蛋白为实施例7制备的纯化后的重组蛋白。
[0076] 首先,配制添加蛋白和未添加蛋白的PD(PD配方:200g potato;20g dextrose; 加水至1L)溶液,其中未添加蛋白的为对照。然后通过将辣椒疫霉接种于上述溶液,观察辣椒疫霉的生长情况,计算菌丝生长抑制率。
[0077] 具体步骤为:
[0078] ①将4mL液体培养基PD与蛋白在培养皿中混合均匀,配制成不同浓度(0,0.01,‑10.02,0.04 μg·mL )的蛋白平板。
[0079] ②在培养皿中心位置放入生长同步化的辣椒疫霉菌块(直径6 mm,20℃生长3d的辣椒疫霉),空白对照为超纯无菌水。将培养皿置于20℃温箱培养。
[0080] ③培养6d后,测量对照组菌落直径(Dc)和蛋白组的菌落直径(Dn),抑制率I=[(Dc‑Dn)]/[Dc‑6]。每个浓度下3次重复,菌落直径取平均值。
[0081] 抑菌活性测定的结果如图4所示,辣椒疫霉生长6d后,蛋白处理的辣椒疫霉直径要显著小于对照。以上数据表明,重组蛋白是一种对辣椒疫霉具有显著抑菌作用的蛋白。
[0082] 实施例11
[0083] 本实施例提供一种重组抑菌蛋白rAmaAAP在制备防控水稻纹枯病药物中的应用。
[0084] 本实施例采用的AmaAAP蛋白为纯化后的rAmaAAP蛋白。
[0085] 首先,配制添加蛋白和未添加蛋白的PD(PD配方:200g potato;20g dextrose; 加水至1L)溶液,其中未添加蛋白的为对照。
[0086] 然后,通过将纹枯病菌接种于上述溶液,观察纹枯病菌的生长情况,计算菌丝生长抑制率。具体步骤为:
[0087] ①将4mL液体培养基PD与蛋白在培养皿中混合均匀,配制成不同浓度(0,0.01,‑10.02,0.04 μg·mL )的蛋白平板。
[0088] ②在培养皿中心位置放入生长同步化的纹枯病菌菌块(直径6 mm,28℃生长2d的辣椒疫霉),空白对照为超纯无菌水。将培养皿置于28℃温箱培养。
[0089] ③培养2d后,测量对照组菌落直径(Dc)和蛋白组的菌落直径(Dn),抑制率I=[(Dc‑Dn)]/[Dc‑6]。每个浓度下3次重复,菌落直径取平均值。
[0090] 抑菌活性测定的结果如图5所示,纹枯病菌生长2d后,蛋白处理的纹枯病菌直径要显著小于对照。以上数据表明,重组蛋白是一种对水稻纹枯病菌具有显著抑菌作用的蛋白。
[0091] 综上,本发明提供一种制备苋菜抑菌蛋白AmaAAP的方法以及利用该方法制备的蛋白对辣椒疫霉和水稻纹枯病菌的抑菌活性,填补了植物源抗菌肽在防治这两种病害中的空白。本发明不仅检索了苋菜核糖体失活蛋白AmaAAP基因,还为了提高外源基因表达水平优化了密码子,合成了适合毕赤酵母表达的核苷酸序列;而且为了保证外源基因的可溶性表达,切除了AmaAAP蛋白的信号肽区域,得到了适合外源表达的缺失型苋菜核糖体失活蛋白的氨基酸序列;建立了AmaAAP蛋白的毕赤酵母表达体系,能快速稳定的获得rAmaAAP蛋白。本发明提供的rAmaAAP对辣椒疫霉和水稻纹枯病菌具有明显的抑菌效果。本发明提供的缺失型苋菜核糖体失活蛋白AmaAAP是一种能够大规模生产的植物源抑菌剂,能减少化学杀菌剂的危害,对病害的生物防治和作物安全具有积极意义。
[0092] 本发明在全基因合成过程中加入了HIS标签蛋白,具有分子量小,带点少,免疫原性差的特点,并能特异性的结合镍离子,为后续的WB验证和蛋白纯化提供条件。利用毕赤酵母生产重组蛋白,具有分泌型表达的优势,易于工业化生产以及为设计生物农药的剂型提供更多选择。本发明构建了真核表达载体pPIC9K‑AmaAAP,转化毕赤酵母GS115后成功诱导表达了分子量约为35KD的蛋白,该蛋白主要在胞外表达。经镍琼脂糖亲和层析法纯化的蛋白经SDS‑PAGE鉴定,纯化的重组蛋白rAmaAAP纯度高。

附图说明

[0028] 附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。
[0029] 图1是真核表达载体构建图,其中,M:DNA Ladder;1:未线性化pPIC9K;2:构建的载体pPIC9K‑AmaAAP线性化后;
[0030] 图2是本发明的AmaAAP蛋白表达;
[0031] 图3是本发明纯化后的AmaAAP蛋白;
[0032] 图4是本发明实施例10的rAmaAAP蛋白对辣椒疫霉菌的抑制作用;
[0033] 图5是本发明实施例11的rAmaAAP蛋白对水稻纹枯菌的抑制作用。
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