虎杖去赖氨酸β-羟基丁酰化酶及其应用

本发明属于生物，具体涉及虎杖去赖氨酸β-羟基丁酰化酶及其应用。

背景技术：

1、赖氨酸β-羟基丁酰化（kbhb）是2016年在动物组蛋白中发现的新型短链脂肪酸酰化翻译后修饰，以酮体β-羟基丁酸（bhb）为供体，广泛修饰组蛋白与胞质代谢酶，直接调控染色质开放状态、核心碳代谢通量与胁迫信号通路。动物中kbhb主要由i类hdac、sirt3清除；但植物体内特异性去除kbhb的功能酶至今极少被鉴定。

2、虎杖（reynoutria japonica）为蓼科多年生草本，是我国传统大宗药用植物，也是白藜芦醇工业化提取原料。传统中医利用其根茎治疗炎症、关节病与呼吸道疾病；植物化学研究证实虎杖含大黄素、白藜芦醇等活性物质，具备抗炎、抑菌、抗氧化、抗肿瘤、心脏保护等多种药理活性。作为全球广布、抗逆性突出的药用植物，开展虎杖环境适应机制研究兼具生物学、经济与生态价值。

3、有文献记载，虎杖可在火山等高硫化氢（h2s）环境正常生长。h2s曾被视作有毒气体，近几十年被证实是动植物体内多功能信号分子。植物中低浓度h2s参与信号转导与激素互作，高浓度则诱发毒性胁迫。植物对h2s的复杂应答过程高度依赖各类翻译后修饰（ptm），包括组蛋白修饰、全蛋白修饰、dna甲基化等，这些修饰是植物适应环境的核心调控手段。基于质谱的蛋白质组学陆续在动植物中发现多种短链脂肪酸介导的新型赖氨酸酰化修饰，如巴豆酰化、琥珀酰化、丁酰化、乳酸化、戊二酰化、苯甲酰化、2-羟基异丁酰化与β-羟基丁酰化（kbhb）。虎杖感知、应答h2s的分子通路，以及表观修饰在其中的作用尚无系统报道。

4、申请人以硫氢化钠（nahs）构建h2s胁迫模型：短期胁迫（3h）诱导活性氧（ros）积累，整体kbhb修饰水平显著上升，组蛋白h3、h2a修饰增幅最明显，提示kbhb参与早期信号与染色质调控；长时间胁迫会造成叶绿素降解，全局kbhb修饰水平下调。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供虎杖去赖氨酸β-羟基丁酰化酶及其应用，为植物调控β-羟基丁酰化修饰提供新的酶资源。

2、本发明提供了一种虎杖去赖氨酸β-羟基丁酰化酶，其为氨基酸序列如seq idno.1所示的rjaphda5l或氨基酸序列如seq id no.2所示的rjaphda9l。

3、本发明还提供了编码上述去赖氨酸β-羟基丁酰化酶的基因。

4、本发明还提供了与上述去赖氨酸β-羟基丁酰化酶相关的生物材料，其包括下述（1）至（4）中的任一种：

5、（1）编码所述去赖氨酸β-羟基丁酰化酶的核酸分子；其中，编码rjaphda5l的核酸分子的核苷酸序列优选如seq id no.3所示，编码rjaphda9l的核酸分子的核苷酸序列优选如seq id no.4所示。

6、（2）含有（1）所述核酸分子的表达盒；

7、（3）含有（1）所述核酸分子的重组载体、或含有（2）所述表达盒的重组载体；

8、（4）含有（1）所述核酸分子的重组细胞、或含有（2）所述表达盒的重组细胞、或含有（3）所述重组载体的重组细胞。

9、本发明还提供了上述生物材料在表达或生产所述去赖氨酸β-羟基丁酰化酶中的应用。

10、本发明还提供了上述去赖氨酸β-羟基丁酰化酶在去蛋白赖氨酸β-羟基丁酰化修饰中的应用。

11、本发明还提供了上述去赖氨酸β-羟基丁酰化酶或其编码基因在提高虎杖h2s胁迫抗性中的应用，具体可通过在虎杖体内干扰或敲除上述去赖氨酸β-羟基丁酰化酶的表达实现提高虎杖h2s胁迫抗性的应用。

12、本发明还提供了一种提高虎杖h2s胁迫抗性的方法，其包括在虎杖体内干扰或敲除上述去赖氨酸β-羟基丁酰化酶的表达。

13、本发明还提供了上述去赖氨酸β-羟基丁酰化酶或其编码基因在创制高抗h2s胁迫的虎杖品种中的应用。

14、本发明具有如下的优点及有益效果：

15、本发明首次从虎杖中克隆并功能鉴定出具有去赖氨酸β-羟基丁酰化（kbhb）活性的酶rjaphda5l和rjaphda9l。通过烟草瞬时表达系统证实，二者均能显著降低细胞全局kbhb修饰水平，填补了植物体内特异性清除kbhb修饰的功能酶资源空白，为植物表观修饰调控研究提供了重要的工具酶。

16、本发明提供的rjaphda5l和rjaphda9l可用于在植物体内（尤其是虎杖）通过基因干扰或敲除策略，降低或敲除rjaphda5l、rjaphda9l的活性，从而维持或增强kbhb修饰水平，进而提高植物对h2s胁迫的抗性。由于kbhb修饰广泛参与染色质开放状态、碳代谢通路及氧化还原平衡的调节，调控该修饰有望成为改良虎杖及其他植物抗逆性的通用技术手段。

1.一种虎杖去赖氨酸β-羟基丁酰化酶，其特征在于：为氨基酸序列如seq id no.1所示的rjaphda5l或氨基酸序列如seq id no.2所示的rjaphda9l。

2.编码权利要求1所述的虎杖去赖氨酸β-羟基丁酰化酶的基因。

3.一种与权利要求1所述的虎杖去赖氨酸β-羟基丁酰化酶相关的生物材料，其特征在于：包括下述（1）至（4）中的任一种：

4.根据权利要求3所述的生物材料，其特征在于：编码rjaphda5l的核酸分子的核苷酸序列如seq id no.3所示，编码rjaphda9l的核酸分子的核苷酸序列如seq id no.4所示。

5.权利要求3或4所述的生物材料在表达或生产权利要求1所述的虎杖去赖氨酸β-羟基丁酰化酶中的应用。

6.权利要求1所述的虎杖去赖氨酸β-羟基丁酰化酶在去蛋白赖氨酸β-羟基丁酰化修饰中的应用。

7.权利要求1所述的虎杖去赖氨酸β-羟基丁酰化酶或其编码基因在提高虎杖h2s胁迫抗性中的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：通过在虎杖体内干扰或敲除去赖氨酸β-羟基丁酰化酶的表达实现提高虎杖h2s胁迫抗性的应用。

9.一种提高虎杖h2s胁迫抗性的方法，其特征在于：包括在虎杖体内干扰或敲除权利要求1所述的虎杖去赖氨酸β-羟基丁酰化酶的表达。

10.权利要求1所述的虎杖去赖氨酸β-羟基丁酰化酶或其编码基因在创制高抗h2s胁迫的虎杖品种中的应用。