[發(fā)明專利]秋葵類胡蘿卜素生物合成和抗逆性相關(guān)蛋白AePDS及其編碼基因與應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910040232.2
• 申請(qǐng)日: 2019-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN109593738B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王飛兵;陳新紅;葉玉秀;周青;張毅;吳雨;王立輝;戚名揚(yáng);趙慧云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 淮陰工學(xué)院
• 主分類號(hào): C12N9/02
• 分類號(hào): C12N9/02;C12N15/53;C12N15/82;A01H5/00;A01H5/10;A01H6/20
• 代理公司: 淮安市科文知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 32223
• 代理人: 李鋒

本發(fā)明公開了一種秋葵類胡蘿卜素生物合成關(guān)鍵酶蛋白AePDS及其編碼基因在提高植物類胡蘿卜素含量和耐鹽性、抗旱性中的應(yīng)用。本發(fā)明提供的蛋白，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；(b)將序列表中SEQ ID NO.2所示的氨基酸殘基序列經(jīng)過一個(gè)或幾個(gè)氨基酸殘基的取代和/或缺失和/或添加且與植物抗逆性相關(guān)的由序列SEQ ID NO.2衍生的蛋白質(zhì)。實(shí)驗(yàn)證明，將所述蛋白的編碼基因?qū)霐M南芥中，轉(zhuǎn)基因擬南芥中類胡蘿卜素含量顯著提高，同時(shí)提高轉(zhuǎn)基因擬南芥植株的耐鹽性和抗旱性。因此，類胡蘿卜素生物合成和耐鹽抗旱相關(guān)蛋白AePDS及其編碼基因在調(diào)控植物類胡蘿卜素生物合成以及耐鹽抗旱性中具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值；本發(fā)明將在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用空間和市場(chǎng)前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于生物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及秋葵類胡蘿卜素生物合成和耐鹽抗旱相關(guān)蛋白AePDS及其編碼基因與應(yīng)用。

背景技術(shù)

秋葵含有豐富的蛋白質(zhì)、游離氨基酸、類胡蘿卜素、各類維生素和磷、鐵、鉀、鈣等礦質(zhì)元素及由果膠和多糖等組成的粘性物質(zhì)，具有多種保健功能，深受廣大消費(fèi)者歡迎。在動(dòng)物中，類胡蘿卜素物質(zhì)也起著尤為重要的作用，但動(dòng)物自身不能合成類胡蘿卜素，只能從日常飲食中攝取。研究表明，類胡蘿卜素與人類的身體健康有著密切的關(guān)聯(lián)，是人類飲食結(jié)構(gòu)中不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在猝滅自由基、增加人體免疫力、預(yù)防心腦血管疾病和預(yù)防癌癥、眼睛保護(hù)等方面具有非常重要的作用。β-胡蘿卜素是人類及動(dòng)物體內(nèi)維生素A合成的前體。葉黃素和玉米黃質(zhì)是人體視網(wǎng)膜黃斑的主要構(gòu)成成分，可以預(yù)防老年人群中由黃斑病變所引起的失明。葉黃素和玉米黃質(zhì)還具有消除自由基、抗衰老、抗癌和抗心血管疾病等作用，對(duì)人體健康非常有意義。

高等植物中類胡蘿卜素的合成起始于異戊二烯焦磷酸(IPP)途徑。三個(gè)IPP分子和一個(gè)二甲基丙烯基焦磷酸(DMAPP)分子在牻牛兒基牻牛兒基焦磷酸(GGPP)合酶(GGPS)催化下縮合形成C₂₀ GGPP。GGPP是多種物質(zhì)生物合成的共同前體，是形成植物類胡蘿卜素最直接的前體。2個(gè)GGPP分子在八氫番茄紅素合成酶(PSY)作用下縮合形成一個(gè)C₄₀八氫番茄紅素。八氫番茄紅素在八氫番茄紅素脫氫酶(PDS)、ζ-胡蘿卜素脫氫酶(ZDS)和類胡蘿卜素異構(gòu)酶(CRTISO)3個(gè)酶共同催化下形成番茄紅素。番茄紅素經(jīng)過兩次番茄紅素β-環(huán)化酶(LCYB)環(huán)化作用生成β-胡蘿卜素；番茄紅素在LCYB和番茄紅素ε-環(huán)化酶(LCYE)環(huán)化形成α-胡蘿卜素。α-胡蘿卜素經(jīng)過一步β-胡蘿卜素羥化酶(BCH)羥化反應(yīng)生成β-隱黃質(zhì)，再經(jīng)過一步BCH羥化反應(yīng)形成玉米黃質(zhì)。α-胡蘿卜素經(jīng)過BCH和ε-胡蘿卜素羥化酶(ECH)兩步羥化反應(yīng)生成葉黃素。

世界上存在大面積的鹽漬化的土地。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界共有8億hm²鹽堿地，在灌溉地區(qū)還有占耕地面積33％的次生鹽漬化土地，土壤的鹽潰化嚴(yán)重影響現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展。就我國(guó)而言，在全國(guó)18億畝耕地中有近十分之一的次生鹽潰化土地，另外還有2000萬hm²鹽堿荒地。一般來說，鹽濃度在0.2％-0.5％會(huì)影響作物的生長(zhǎng)，但是鹽堿地的鹽分大都在0.6％-10％。大面積的鹽漬化土地的存在嚴(yán)重影響了糧食生產(chǎn)，成為限制農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要因素。

因此，克隆秋葵類胡蘿卜素生物合成關(guān)鍵基因AePDS，利用基因工程技術(shù)提高植物類胡蘿卜素含量，同時(shí)改良植物耐鹽性和抗旱性，培育高類胡蘿卜素含量的秋葵新品種是改良秋葵營(yíng)養(yǎng)保健功效的重要途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種與秋葵類胡蘿卜素積累和抗逆性相關(guān)蛋白及其編碼基因和應(yīng)用。

本發(fā)明所提供的與秋葵類胡蘿卜素合成和耐鹽抗旱相關(guān)蛋白，名稱為AePDS，來源于秋葵(Abelmoschus esculentus)，是如下(a)或(b)的蛋白質(zhì)：

(a)由序列表中SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列組成的蛋白質(zhì)；