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5000 μmol/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1071 bp,编码356个氨基酸.同源比对发现,StHPPD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StHPPD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15.5 μmol/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28.2 μmol/L.StHPPD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StHPPD的活性,Fe3+、Mg2+和Urea对StHPPD酶活基本没有影响.综上,StHPPD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.
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