[發(fā)明專利]一種降低煙草尼古丁含量的基因及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210517553.5
• 申請(qǐng)日: 2012-12-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103012572A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓生成;王英典;趙和平;楊玉萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C07K14/415
• 分類號(hào): C07K14/415;C12N15/29;C12N15/63;C12N15/113;A01H5/00
• 代理公司: 北京萬(wàn)象新悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11360
• 代理人: 李稚婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煙草尼古丁的合成及調(diào)控相關(guān)基因，特別涉及調(diào)控?zé)煵菽峁哦『铣傻幕蛟诮档蜔煵菽峁哦『糠矫娴膽?yīng)用。

背景技術(shù)

吸煙嚴(yán)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(guó)政府、醫(yī)學(xué)專家、植物學(xué)家傾力關(guān)注、研究的課題之一。許多世界頂級(jí)煙草公司投入巨資對(duì)煙草次生代謝物的代謝途徑、調(diào)控機(jī)制進(jìn)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(nèi)的一種重要的次生代謝產(chǎn)物。目前對(duì)尼古丁生物合成的研究主要集中在克隆其代謝相關(guān)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(jīng)過(guò)木質(zhì)部轉(zhuǎn)運(yùn)到葉片沉積下來(lái)。尼古丁合成的前體是基本的氨基酸：精氨酸和鳥(niǎo)氨酸以及天門(mén)冬氨酸。它們經(jīng)一系列的代謝合成途徑中的關(guān)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?putrescine?N-methyltransferase?activity?in?transgenic?Nicotiana?tabacum?L.can?lead?to?elevated?levels?of?anatabine?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(diào)控，發(fā)育調(diào)控的激素信號(hào)就是很重要的一類。茉莉素（JAs）是茉莉酸及其衍生物的統(tǒng)稱，是植物體內(nèi)起全局調(diào)控作用的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)，廣泛分布于植物的幼嫩組織、花和發(fā)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(shí)，JAs還能改變細(xì)胞內(nèi)基因表達(dá)和介導(dǎo)植物的防御反應(yīng)。研究證明尼古丁代謝途徑上的關(guān)鍵酶，如MPT，QPT和MPO均受植物傷誘導(dǎo)激素-茉莉素的誘導(dǎo)而表達(dá)，從而形成尼古丁。自1962年發(fā)現(xiàn)茉莉酸至今，人們對(duì)茉莉酸的合成途徑已經(jīng)非常了解，但對(duì)茉莉素的信號(hào)傳導(dǎo)途徑及其調(diào)控植物的生長(zhǎng)發(fā)育和應(yīng)激反應(yīng)的分子機(jī)制并不清楚。

2007年三個(gè)課題組相繼報(bào)道在擬南芥中發(fā)現(xiàn)了一類新的轉(zhuǎn)錄抑制調(diào)節(jié)子，被命名為茉莉素ZIM結(jié)構(gòu)域蛋白家族（簡(jiǎn)稱JAZ蛋白）。它通過(guò)抑制茉莉素響應(yīng)基因的表達(dá)而發(fā)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?Downstream?Mediator?in?the?Growth?Repression?Limb?ofthe?Jasmonate?Pathway.Plant?Cell?19,2470-2483.）。當(dāng)沒(méi)有茉莉素時(shí)，JAZ蛋白的C-端結(jié)合在MYC2轉(zhuǎn)錄因子的N-端，抑制茉莉素誘導(dǎo)基因的表達(dá)；當(dāng)植物體內(nèi)有茉莉素存在時(shí)，JAZ蛋白同SCF^COI1復(fù)合物相互作用，從而導(dǎo)致JAZ蛋白的聚泛素化而被26S蛋白酶體降解，釋放出MYC2轉(zhuǎn)錄因子激活茉莉素誘導(dǎo)基因的表達(dá)。