[發明專利]人參PgMYB2轉錄因子及其在調控人參皂苷合成中的應用

有效

• 申請號: 201910371237.3
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110066328B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 羅志勇;劉拓;郭祥前;羅眺;李繼佳
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C07K14/415
• 分類號: C07K14/415;C12N15/29;C12N15/11;C12N15/82;A01H6/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏

本發明公開一種能夠調控人參達瑪烯二醇合酶基因（PgDDS）的轉錄因子PgMYB2。該轉錄因子蛋白序列如SEQ ID NO.1。編碼上述蛋白的核苷酸序列為SEQ ID NO.2。本發明還通過研究該轉錄因子與瑪烯二醇合酶基因（PgDDS）表達之間的關系，發現該PgMYB2轉錄因子能結合PgDDS啟動子中的特定序列從而促進PgDDS的表達，進一步提升人參皂苷的合成與積累，通過研究PgMYB2轉錄因子在調控人參皂苷合成中的應用，為今后利用基因工程和代謝工程構建轉基因人參細胞、毛狀根及植株，從而提高人參皂苷產量提供了一個新的策略。

技術領域

本發明屬于生物基因工程技術領域，涉及轉錄因子對靶基因的調控作用，具體是人參PgMYB2轉錄因子促進達瑪烯二醇合成酶(DDS)基因的表達作用。本發明旨在通過揭示人參皂苷合成途徑中關鍵酶的調控機制，實現皂苷合成與積累水平的提高，具有重要的應用價值。

背景技術

人參(Panax ginseng C.A.Meyer)是一種多年生草本植物，具有極高的藥用價值。人參中的主要藥效成分為人參皂苷，目前已從人參根中分離出50余種人參皂苷單體，大部分人參皂苷單體具有抗腫瘤、抗衰老、抑制細胞凋亡和增強免疫力等重要的藥用價值，如Rb₁和Rg₁有抗衰老的作用，Ra₁、Rg₃和Rh₂有較強的抗癌活性等，部分人參皂苷已廣泛應用于臨床。盡管許多人參皂苷單體具有抗腫瘤、抗衰老、抑制細胞凋亡和增強免疫力等活性，但是其中大部分活性強的人參皂苷在人參中含量極低，遠遠不能滿足市場需求，要打破此瓶頸依賴于深入研究人參皂苷生物合成的調控機制。

人參皂苷生物合成途徑中，包括20余步連續的酶促反應。隨著人參皂苷合成途徑研究的深入，越來越多的合成酶關鍵基因被克隆出來。其中的關鍵酶有法呢基焦磷酸合成酶(farnesyl diophosphate synthase，FPS)、鯊烯合成酶(squalene synthase，SS)、鯊烯環氧酶(squalene epoxidase，SE)、達瑪烯二醇-II合成酶(darmmarenediol-II synthase，DDS)、β-香樹素合成酶(β-amyrin synthase，β-AS)、細胞色素P450(cytochromeP450，CYP450)和糖基轉移酶(glycosyltransferase，GT)等。人參皂苷合成途徑中第一個被鑒定出的關鍵酶是達瑪烯二醇-II合成酶(DDS)，催化2,3-氧化鯊烯環化生成達瑪烯二醇，這是人參皂苷合成途徑中最重要的支路，是植物中三萜類化合物和甾醇類化合物生物合成的分支。該支路生成的人參皂苷數量、種類最多，在人參中含量最高，經該支路合成的人參皂苷稱為達瑪烷型人參皂苷。國內外許多研究者對人參PgDDS基因進行了探索，如將人參PgDDS基因轉入酵母后能檢測到酵母產生達瑪烯二醇和羥基達瑪烯酮，利用RNAi技術沉默人參愈傷中PgDDS基因并誘導成發根，發現其中皂苷含量降低至原來的84.5％[1]；將PgDDS轉入煙草懸浮細胞，轉基因懸浮細胞能夠產生達瑪烯二醇且培養3周后干重中瑪烯二醇含量達到573μg/g[2]；將人參PgDDS基因轉入煙草，發現轉基因煙草能夠產生瑪烯二醇，并且對煙草花葉病毒的抵抗力增強[3]；將人參PgDDS與其他關鍵酶基因組合轉入釀酒酵母，構建了“人參酵母”菌株，能夠同時產生皂苷元、齊墩果酸、原人參二醇(PPD)和原人參三醇(PPT)，含量分別達到21.4mg/L，17.2mg/L和15.9mg/L[4-6]；水稻中沒有DDS，不能合成達瑪烷型人參皂苷，將人參PgDDS基因轉入水稻，轉基因水稻能夠高表達達瑪烯二醇合成酶并且產生PPD和PPT[7]。這些結果說明DDS對人參皂苷的合成至關重要。

MYB蛋白是植物中最大類的轉錄因子家族，廣泛參與植物的生長發育和代謝調控，如次級代謝的調控以及生物和非生物脅迫的應答等，越來越成為植物科學研究的熱點。

參考文獻