硝磺草酮抗性菌株的筛选及抗性hppd基因的克隆表达

作者：张磊; 李林^*

来源：中国农业大学学报, 2021, 26(09): 74-83.

• 硝磺草酮
• HPPD
• 抗性菌株
• 基因克隆
• 除草剂抗性

为获得高效抗除草剂的基因,提高转基因作物的应用能力,本研究使用含硝磺草酮的酪氨酸无机盐培养基(TMSM)平板筛选法,筛选得到一株能够耐受5 000μmol/L硝磺草酮的革兰氏阴性细菌MST-5,经过16S rRNA序列分析鉴定为嗜麦芽窄食单胞菌属(Stenotrophomonas sp.)。根据4-羟基苯丙酮酸双加氧酶(4-hydroxyphenylpyruvate dioxygenase,HPPD)同源基因设计引物,从MST-5中克隆到编码HPPD的基因Sthppd,序列分析发现Sthppd序列长度为1 071bp,编码356个氨基酸。同源比对发现,St HPPD与已报道的HPPD相似性仅为47%～51%。在大肠杆菌中进行原核表达Sthppd并通过Co2+亲和层析纯化获得St HPPD纯蛋白,活性检测表明此蛋白具有4-羟苯基丙酮酸双加氧酶活性,抗性分析显示其对硝磺草酮具有较高的抗性,IC50为15.5μmol/L,同时对其它HPPD抑制剂类除草剂如苯吡唑草酮和二酮腈也有较强抗性,IC50分别达到10.8和28.2μmol/L。St HPPD的最适反应温度为30℃,最适pH为7.0,大部分金属离子和某些化学添加剂严重抑制St HPPD的活性,Fe3+、Mg2+和Urea对St HPPD酶活基本没有影响。综上,St HPPD具备较高硝磺草酮抗性,在构建抗除草剂转基因作物、与HPPD抑制剂类除草剂搭配在相关转基因作物的田间应用中,具有一定价值。

• 单位
  生命科学学院; 西华师范大学