调控玉米黄质棕榈酸酯生物合成的关键基因及其用途

1.本发明属于基因工程技术领域，具体涉及调控玉米黄质棕榈酸酯生物合成的关键基因及其用途。


背景技术：

2.枸杞属(lycium l.)属于茄科(solanaceae),在全球有80多种物种，我国分布有7个种和2个变种。其中，红枸杞(lycium barbarum.l)根系发达，耐寒抗旱能力强，具有广泛的生态适应性，在我国宁夏、青海等地广泛种植。枸杞作为我国传统名贵中药，在“清肝、明目、补气”上有着广泛的应用，具有很高的营养价值，因而长时间以来除红枸杞外，如黑果枸杞(lycium ruthenicum murr.)，以及植株表型和果型与红枸杞一致的变种——黄果枸杞(lycium barbarum l.var.auranticarpum k.f.ching)等品种均获得了研究人员广泛的关注。
3.研究显示，红枸杞中含有大量人类无法合成的类胡萝卜素，具有很高的保健价值；黄果枸杞类胡萝卜素含量仅占红枸杞的32％，而黑枸杞中的类胡萝卜素含量甚至只有黄果枸杞的1/10。其中，尤其是玉米黄质棕榈酸化形成的类胡萝卜素如玉米黄质单棕榈酸酯、玉米黄质二棕榈酸酯(枸杞红素)等具有诸多优异功效。例如枸杞红素的含量在红枸杞中最为丰富，占色素类物质总量的56％～75％以上，而且，研究证实了枸杞红素具有很好的的保肝护肝作用。诸多报道表明，枸杞红素可以改善肝脏损伤，缓解肝纤维化和肝内氧化应激，改善肝脏脂肪代谢紊乱和肝炎，而且还对乙肝病毒的复制有抑制作用。
4.得益于玉米黄质棕榈酸酯优异的保健作用，培育高产玉米黄质棕榈酸酯的枸杞品种，以及能够生产玉米黄质棕榈酸酯的转基因植物的，具有很好的市场应用价值。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种调控玉米黄质棕榈酸酯生物合成的关键基因。
6.本发明提供了一种基因，其核苷酸序列如seq id no.1所示。
7.本发明还提供了一种重组载体，它包括seq id no.1所示的核苷酸序列，优选地，所述重组载体是包括seq id no.1所示的核苷酸序列的pcambiac2300载体。
8.本发明一种重组菌，它包含上述的重组载体。
9.进一步地，上述重组菌是重组农杆菌，优选为重组农杆菌lba4404。
10.本发明还提供了一种生产类胡萝卜素的转基因植物的构建方法，即取上述的基因，转入植物中，即可。
11.进一步地，上述转入植物的方法是农杆菌法、基因枪法、电转法、peg介导法、脂质体法和磷酸钙-dna共沉淀法中的一种；优选为农杆菌法。
12.进一步地，上述植物为烟草。
13.进一步地，上述类胡萝卜素包括玉米黄质棕榈酸酯，优选地，所述玉米黄质棕榈酸酯包括玉米黄质单棕榈酸酯和/或玉米黄质二棕榈酸酯。
14.本发明还提供了上述的基因、重组载体或重组菌在制备产类胡萝卜素的植物品种中的用途；优选地，所述类胡萝卜素包括玉米黄质棕榈酸酯；更优选地，所述玉米黄质棕榈酸酯包括玉米黄质单棕榈酸酯和/或玉米黄质二棕榈酸酯。
15.本发明还提供了上述的基因、重组载体或重组菌在制备促进类胡萝卜素合成的试剂中的用途；优选地，所述类胡萝卜素包括玉米黄质棕榈酸酯；更优选地，所述玉米黄质棕榈酸酯包括玉米黄质单棕榈酸酯和/或玉米黄质二棕榈酸酯。
16.本发明的有益效果：本发明发现了红枸杞中一种调控枸杞红素合成的关键基因lbpyp1基因，lbpyp1基因具有酰基转移酶功能性，其可促进类胡萝卜素的合成，具体可以调控枸杞中的玉米黄质棕榈酸化，转化为玉米黄质二棕榈酸酯(枸杞红素)，提高枸杞保肝保健价值。此外，该基因还可以在烟草中表达，生成野生型烟草中不含有的类胡萝卜素化合物——玉米黄质单棕榈酸酯，并大幅度提高烟草叶片总类胡萝卜素含量。本发明提供的新的基因，及其重组载体、重组菌、可以用于制备类胡萝卜素含量高、保健价值高的转基因植物品种，应用前景优良。
17.本发明“枸杞红素”又称玉米黄质二棕榈酸酯、玉米黄素二棕榈酸酯、玉米黄质双棕榈酸酯或玉米黄素双棕榈酸酯。
18.显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
19.以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
20.图1为转基因烟草分化期(左)和部分转基因烟草生根期(右)的实物照片。
具体实施方式
21.本发明所用原料与设备均为已知产品，通过购买市售产品所得。
22.实施例1、本发明调控枸杞红素合成的基因的确定
23.通过对红枸杞、黄枸杞差异表达基因的转录组分析，明确黄枸杞果实中玉米黄质是含量最高的类胡萝卜素化合物，而枸杞红素也恰恰是以玉米黄质为底物。玉米黄质随着黄枸杞果实的发育，含量也随之增加，枸杞红素随着红枸杞果实的发育，枸杞红素随之增加，玉米黄质却从有转无，进一步证实红枸杞中主要由于玉米黄质的棕榈酸化导致枸杞红素的大量积累。
24.转录组分析发现一种新的基因：lbpyp1，且确认其是转录导致玉米黄质转化为玉米黄质二棕榈酸酯(枸杞红素)的增加的关键基因。类胡萝卜素结构基因表达量筛选统计结果如表1所示：
25.表1 lbpyp1基因在红枸杞和黄枸杞表达量筛选统计
[0026][0027]
lbpyp1基因的序列为：
[0028]
seq id nno.1：
[0029]
atgggtgatccaatgaagatggcgatggttaacattgattccatgcttcctcctggacaaattattcaacgtctctctgacaacctcactggtttgctggcacacctctctggcttagctgatatcataccgaaggaaactcttctctggaagttgaagcttcttagatctgcttcatcttattcaaattcccgcctccatgctgttaatgctgaagtacttgtgattgctagtggcaaggataacatgcttccaagtggagatgaagctcagaggcttgcaaattcattaagaaactgcaaagtacgatacttcaaagacaatgggcatactattttattgg-aagatggtattaatctgctaaccatcatcaaaagtactagcaaatatcgtcgttcgaaaaggcacgattatgtcatggattttctgcctcctagtgagtcagaattcaagaacgcactcaaggacaatagatggtatctcaattttactagtccagttatgctgtccacaatggaaaatgggaaaattgtaagaggtctagcaggggtcccatgtgaaggccctgtgttgttggtcggttatcacatgcttatgggattagaaattacccctcttgtttcagaatatttgaggcagaggaaaattttacttcgtggtatagcacatccgacattgtttactcagatgactgagagtcaaactaatgaaagctcattcactgatgtgctgagactatatggagctacgcctgtcagtgccagcaacttctttaagttgcttgcaacaaagtcacatgttctgctgtatcctggtggtgcccgtgaggccttacatcgtaagggagaagagtacaaggcgatttggcctgatcaaccagaattcatcagaatggctgcaaggtttggtgcgacaattgtgccatttggggttgtaggggaagatgatatagcacagttagttctcgactatgacgacctaaaaaatattcctatagtgggtgatcggataaggcgtgataacgaacaggcagccaggaggggtttagcagtcagggcggacatggacggggaggttgccaaccaagcgctgtatctcccgggccttttacctaagatacccggtcgtttttactacttgtttggaaaacctattcatacgaagggaaggaaggacctggtgaaagacagagagaaagcaagagaattgtacttgcgggtaaaatctgaagttcaaaataacatgaattatttgcttaagaaaagagaggaggatccttaccgaagcgtcattgatcggaccgtgcataaagcattttctgcaacgtttaatgatgtcccaacatttgattattaa。
[0030]
实施例2、转基因烟草的制备
[0031]
利用同源重组的方式构建带有camv35s启动子的植物表达载体pcambiac2300，双酶切引物f-saci:gggagctcatgggtgatccaatgaagat和r-xbai:ggtctagattaataatcaaatgttggga，扩增目的条带后，将目的条带与载体分别进行双酶切，通过t4连接酶将两个胶回收后的片段进行链接转化dh5α感受态，挑取阳性菌落单斑提取质粒，得到构建好的表达载体pcambiac2300：lbpyp1，转化农杆菌lba4404后侵染模式植物烟草samsun，通过分化、筛选、生根、炼苗，得到转基因阳性烟草植株18颗(图1)。
[0032]
测定野生型烟草叶片中总类胡萝卜素160.3ug/g，转基因烟草叶片中总类胡萝卜素达207.05ug/g，同时，在18棵转基因烟草中还均检测到一种野生型烟草中不含有的类胡萝卜素化合物——玉米黄质单棕榈酸酯。
[0033]
即是说，lbpyp1具有调控棕榈酸化的功能，在烟草中不但可以激活野生型烟草中不含有的类胡萝卜素化合物——玉米黄质单棕榈酸酯的合成，而且能够大量提高烟草叶片总类胡萝卜素含量，提高保健价值。
[0034]
综上，本发明提供了一种调控枸杞红素合成的关键基因lbpyp1基因，lbpyp1基因具有酰基转移酶功能性，其可促进类胡萝卜素的合成，具体可以调控枸杞中的玉米黄质棕
榈酸化，转化为玉米黄质二棕榈酸酯(枸杞红素)，提高枸杞保肝保健价值。此外，该基因还可以在烟草中表达，生成野生型烟草中不含有的类胡萝卜素化合物——玉米黄质单棕榈酸酯，并大幅度提高烟草叶片总类胡萝卜素含量。本发明提供的新的基因，及其重组载体、重组菌、可以用于制备类胡萝卜素含量高、保健价值高的转基因植物品种，应用前景优良。