[發明專利]麻瘋樹二酰基甘油轉移酶及其編碼基因與應用

無效

• 申請號: 201110075643.9
• 申請日: 2011-03-28
• 公開（公告）號: CN102199579A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 卿人韋;陳放;李湘;徐鶯;郭亮
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C12N9/10
• 分類號: C12N9/10;C12N15/54;C12N15/63;C12N5/10;C12N15/82;C12N15/79;C12R1/91
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 劉雙蘭

技術領域

本發明涉及一種植物基因技術，尤其涉及高油脂含量的能源植物及藻種的遺傳工程構建技術；具體地說是一種與三酰基甘油酯合成相關的麻瘋樹二酰基甘油轉移酶(Jcdagat)及其編碼基因與應用，屬于基因工程技術領域。

背景技術

能源是國家經濟和社會發展的命脈。隨著化石能源資源的枯竭，原油價格一路攀升，以及化石能源的燃燒導致大氣中CO₂量的凈增加以致環境與氣候的惡化，世界各國不得不考慮加快石油替代原料的研究與開發步伐，其中生物柴油被視為一種可再生的取代能源越來越受到重視。

油脂是生物柴油的原料，愈來愈成為我們的重要資源。通過基因工程手段，來優化油脂合成代謝，獲取我們所需要的高油脂含量植物是較理想的目標，這導致了在各種各樣的生物體里克隆和鑒定相關的脂質代謝基因，以篩選有價值的基因資源，而DAGAT是直接導致具有重要利用價值的三酰基甘油酯(TAG)形成的最關鍵的基因。

在植物體中，三酰基甘油(triacylglycerol，TAG)的生物合成主要發生在發育中的種子、存油小體、質體、果實、花瓣、花粉粒的內質網中。二酰基甘油轉移酶(DAGAT)是催化依賴acyl-CoA的sn-1，2-diacylglycerol進一步酰化形成TAG，它位于磷脂和儲存脂質的生物合成的分支點上，在sn-glycerol-3-磷酸途徑(Kennedy?pathway)中，這是唯一一個導致TAG的生物合成的酶。更進一步說，DAGAT的活性大小也影響到植物體的碳流進入種子TAGs的效率。有報道顯示，正在成熟的種子中，是TAG合成非常活躍的階段，DAGAT的酶活性達到了最高。換句話說，DAGAT的酶活性大小反映了植物體中貯存TAG的多少。DAGAT被認為是一個定位于內質網上的膜結合性質的酶，因而要進行該酶在生物體外合成TAG同樣是件不容易的事情。

目前，在這些生物體如mouse(Mus?musculus)、Arabidopsis?thaliana、tobacco(Nicotiana?tabacum)中鑒定到了幾個編碼DAGAT的cDNA，但用于實際生產，獲得轉基因植株應用的報道很鮮見，尤其在利用DAGAT培育高油脂含量的藻類基因工程育種中還沒有相關報道。此外不同來源的DAGAT的酶活性和特異性也會有差異，因此，克隆和鑒定形成儲存脂質TAG基因，對指導油脂生產植物，包括藻類的選育及品種基因工程改良具有重要意義。

微藻(microalgae)能用海水培養，能耐受沙漠、干旱地、半干旱地等極端環境，不占用耕地，因此不會對糧食作物的生產構成威脅；微藻能吸收并利用工農業生產中排放出的大量CO₂和氮化物，或從廢水中取得氮、磷等，有利于改善環境。微藻(microalgae)因易于培養、具有單位面積產量大等優點，被視為新一代的、甚至是唯一能實現完全替代石化柴油的生物柴油原料。但目前能用于生物能源的天然微藻因其油脂生產能力限制而不能實現商業化應用。如何應用有關優質基因資源改造產油藻類，獲得高油脂含量的能源微藻藻種是一個重要的研究方向。

麻瘋樹(Jatropha?curcas)是我國一種重要的含油灌木植物資源。本課題組已進行的研究顯示，其種子理論含油量達62％。如果通過基因工程手段，鑒定其二酰基甘油轉移酶，對其油脂合成效率進一步改造，則可以使其品質更趨優良；或者把該基因資源用于構建高油脂含量的轉基因微藻，將具有重要的應用價值。因此，發明瘋樹DAGAT基因的應用技術具有重要的理論價值和應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一個能顯著提高轉基因細胞或植株的油脂含量的麻瘋樹二酰基甘油轉移酶(Jcdagat)；及該二酰基甘油轉移酶的編碼基因與應用。

本發明提供的二酰基甘油轉移酶，名稱為Jcdagat，來源于大戟科的麻瘋樹(Jatropha?curcas)，其氨基酸殘基序列如SEQ?ID?No：2所示；或與氨基酸殘基序列SEQID?No：2具有95％的同源性且與其具有相同活性的并由SEQ?ID?No：2衍生的蛋白質；或將SEQ?ID?No：2的氨基酸殘基序列經過一個或多個氨基酸取代、缺失或添加具有與SEQ?IDNo：2相同功能的由SEQ?ID?No：2衍生的蛋白質。

序列表中SEQ?ID?No：2的氨基酸殘基序列是由521個氨基酸殘基組成的蛋白質。

編碼本發明的麻瘋樹二酰基甘油轉移酶的基因，是下列核苷酸序列之一：

1)序列表中的SEQ?ID?No：1；

2)編碼與序列表中SEQ?ID?No：2蛋白質序列的核苷酸序列；