[發明專利]降低煙草尼古丁含量的基因及應用

有效

• 申請號: 201210516502.0
• 申請日: 2012-12-05
• 公開（公告）號: CN103012571A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 韓生成;王英典;趙和平;楊玉萍
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/113;C12N15/82;A01H5/00
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11360
• 代理人: 李稚婷

技術領域

本發明涉及煙草尼古丁的合成及調控相關基因，特別涉及調控煙草尼古丁合成的基因在降低煙草尼古丁含量方面的應用。

背景技術

吸煙嚴重危害人的身體健康，因而如何減少吸煙的危害已成為各國政府、醫學專家、植物學家傾力關注、研究的課題之一。許多世界頂級煙草公司投入巨資對煙草次生代謝物的代謝途徑、調控機制進行研究。尼古丁是一種吡啶類生物堿，主要存在于茄科煙草屬（Nicotiana）植物中，是煙草體內的一種重要的次生代謝產物。目前對尼古丁生物合成的研究主要集中在克隆其代謝相關的酶并分析其生理和生化特性方面。尼古丁是在植物的根部形成并經過木質部轉運到葉片沉積下來。尼古丁合成的前體是基本的氨基酸：精氨酸和鳥氨酸以及天門冬氨酸。它們經一系列的代謝合成途徑中的關鍵酶PMT，QPT和MPO等催化最終生成尼古丁（Chintapakorn?and?Hamill,2003.Antisense-mediated?down-regulation?of?putrescineN-methyltransferase?activity?in?transgenic?Nicotiana?tabacum?L.can?lead?to?elevated?levels?ofanatabine?at?the?expense?of?nicotine.Plant?Molecular?Biology?53:87-105.）。

尼古丁生物合成受多種因素的調控，發育調控的激素信號就是很重要的一類。茉莉素（JAs）是茉莉酸及其衍生物的統稱，是植物體內起全局調控作用的植物生長調節物質，廣泛分布于植物的幼嫩組織、花和發育的生殖器官中。并且在植物受到生物脅迫和非生物脅迫時，JAs還能改變細胞內基因表達和介導植物的防御反應。研究證明尼古丁代謝途徑上的關鍵酶，如MPT，QPT和MPO均受植物傷誘導激素-茉莉素的誘導而表達，從而形成尼古丁。自1962年發現茉莉酸至今，人們對茉莉酸的合成途徑已經非常了解，但對茉莉素的信號傳導途徑及其調控植物的生長發育和應激反應的分子機制并不清楚。

2007年三個課題組相繼報道在擬南芥中發現了一類新的轉錄抑制調節子，被命名為茉莉素ZIM結構域蛋白家族（簡稱JAZ蛋白）。它通過抑制茉莉素響應基因的表達而發揮其生理功能（Chini?et?al.,2007.The?JAZ?family?of?repressors?is?the?missing?link?in?jasmonate?signalling.Nature?448:U664-U664;Thines?et?al.,2007.JAZ?repressor?proteins?are?targets?of?the?SCFCO11complex?during?jasmonate?signalling.Nature?448:U661-U662.;Yan?et?al.,2007.A?DownstreamMediator?in?the?Growth?Repression?Limb?ofthe?Jasmonate?Pathway.Plant?Cell?19,2470-2483.）。當沒有茉莉素時，JAZ蛋白的C-端結合在MYC2轉錄因子的N-端，抑制茉莉素誘導基因的表達；當植物體內有茉莉素存在時，JAZ蛋白同SCF^COI1復合物相互作用，從而導致JAZ蛋白的聚泛素化而被26S蛋白酶體降解，釋放出MYC2轉錄因子激活茉莉素誘導基因的表達。