[發(fā)明專利]不結球白菜葉綠素降解代謝調控相關蛋白及其編碼基因與應用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010519085.6
• 申請日: 2010-10-26
• 公開（公告）號: CN102276709A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設計）人: 蒯本科;邱凱;魏強;梁寧菁
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/63;C12N5/10;A01H5/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發(fā)明屬于植物基因工程技術領域，具體涉及一種葉綠素降解代謝調控相關蛋白及其編碼基因與應用，特別是涉及不結球白菜的葉綠素降解代謝調控相關蛋白及其編碼基因與應用。

背景技術

葉綠素是光合作用中捕獲光的主要成分，在植物生長發(fā)育后期、葉片衰老或果實成熟時，葉綠素被大規(guī)模降解。葉綠素降解對葉片衰老過程中蛋白質氮的循環(huán)再利用具有重要意義（Hortensteiner?S,Annu?Rev?Plant?Biol,?57:?55-77,2006）；同時葉綠素降解是衰老葉肉細胞的一種解毒方式(Matile?et?al.?Plant?Physiology?and?Biochemistry,?27:?595-604，?1989;?Matile?et?al.?Plant?Physiology,?112:?1403-1409,?1996)。最新的葉綠素降解途徑為：葉綠素首先脫去鎂離子，生成脫鎂葉綠素（pheophytin），然后脫鎂葉綠素在PPH（Pheophytin?Pheophorbide?Hydrolase）[Silvia?Schelbert，et?al.?The?Plant?Cell,21:?767–785,2009]，又稱CRN1（Co-regulated?with?NYE1）[Ren?G,et?al.Journal?of?Integrative?Plant?Biology,52(5):496-504,2010]的作用下被脫去植醇形成脫鎂葉綠酸(Phaeophorbide?a,Pheide)。脫鎂葉綠酸是葉綠素降解中最后的綠色色素，它的卟啉大環(huán)在脫鎂葉綠酸加氧酶(Pheophorbide?a?oxygenase,?PaO)?和紅色葉綠素降解物還原酶(red?chlorophyll?catabolite?reductase,?RCCR)?的作用下經(jīng)過兩步反應被氧化開環(huán)。由于卟啉環(huán)裂解與葉片色素(綠色)?喪失有關，因此這一步是葉片衰老時葉色黃化的關鍵步驟。該氧化過程的中間產(chǎn)物是紅色葉綠素代謝產(chǎn)物（RCC），最終產(chǎn)物是原初熒光葉綠素降解產(chǎn)物（primer?fluorescent?Chl?catabolite,?pFCC），它是有熒光的四吡咯線性分子。然后pFCC被運出葉綠體，其C（82）位被羥基化并運送入液泡。在液泡里因為pH值偏酸性，修飾過的FCCs的D環(huán)和γ次甲基橋上發(fā)生非酶催化的異構，最后生成葉綠素最終代謝產(chǎn)物：非熒光葉綠素代謝產(chǎn)物（non-?fluorescent?Chl?catabolite,NCCs）。葉綠素降解途徑中的許多酶都已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)。

通過突變體（nye1-1）篩選和圖位克隆，本實驗室在國際上率先分離鑒定出了一個葉綠素降解代謝的關鍵調控基因AtNYE1（At4g22920,GenBank?accession?number?:DQ437531）(Ren?et?al.?Plant?Physiol,2007,?144:?1429-1441.)。擬南芥滯綠突變體nye1-1，在黑暗處理6天后，還保持了50%的葉綠素含量，與此同時處理的野生型植株僅含有不到10%的葉綠素，然而在nye1-1中光合作用和衰老相關的過程均未受到明顯影響，因此滯綠突變體nye1-1屬于滯綠突變體類型中的C型即非功能性的滯綠突變體。過量表達AtNYE1可導致植株葉片黃化,?甚至出現(xiàn)白化苗。AtNYE1受各種衰老信號誘導，編碼一個新的葉綠體蛋白。