[發明專利]一種表達類胡蘿卜素的融合基因、重組質粒及應用

有效

• 申請號: 202010031666.9
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111334519B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 何明霞;王潔琳;林淵源;黃俊潮
• 申請（專利權）人: 中國科學院昆明植物研究所
• 主分類號: C12N15/62
• 分類號: C12N15/62;C12N15/82;C12N1/21;A01H5/10;A01H6/20;C12R1/01
• 代理公司: 天津英揚昊睿專利代理事務所(普通合伙) 12227
• 代理人: 徐忠麗

本發明提供了一種表達類胡蘿卜素的融合基因、重組質粒及其應用，涉及轉基因技術領域，將來自萊茵衣藻的β?胡蘿卜素酮化酶基因(CrBKT)、來自雨生紅球藻的羥化酶基因(HpBHY)、八氫番茄紅素合成酶基因(CrtB)以及促進有色體分化與類胡蘿卜素儲藏的基因Orange構建成融合基因，然后在種子特異性啟動子NAPIN控制下通過農桿菌花序侵染法導入油料作物亞麻薺中，可使亞麻薺種子中合成并積累高含量類胡蘿卜素(410.42μg/g干重)和蝦青素(13.32μg/g干重)，且在不影響不飽和脂肪酸的含量前提下，提高種子總抗氧化能力。

技術領域

本發明屬于轉基因技術領域，具體涉及一種表達類胡蘿卜素的融合基因、重組質粒及應用。

背景技術

類胡蘿卜素在光合生物中具有輔助吸收光能和保護葉綠素等多種生理功能。植物的特異器官(如花和果)和綠藻能夠合成和積累大量不參與光合作用的次生類胡蘿卜素。次生類胡蘿卜素是人類和動物獲取必需類胡蘿卜素(β-胡蘿卜素，葉黃素和玉米黃素)的主要來源。

蝦青素是一種分子結構獨特的紅色酯溶性酮式類胡蘿卜素，具有極強的抗氧化活性以及抗輻射、抗衰老、抗腫瘤和預防心血管等疾病的功能，由于其對人體健康方面的強大功能已被批準應用于食品添加劑。蝦青素的生物合成只發生于少量細菌和綠藻中，且產量很低；植物中也只有夏側金盞花(Adonis aestivalis)可以在其花瓣中合成微量的蝦青素。目前廣泛應用于蝦青素生產的是雨生紅球藻，它是目前所知合成蝦青素效率最高的生物，可以達到4％(40mg/g)，然而雨生紅球藻的生長條件苛刻、生物產量不高、生產成本高致使蝦青素的總產量受到了抑制。由于蝦青素的自然資源有限，科學家們都在通過基因工程方法尋求不同的植物來生產更高產量的天然蝦青素，并在萵苣、馬鈴薯、小麥、油菜、煙草、番茄和水稻等植物中獲得成功。

亞麻薺(Camelina sativa(L.))是十字花科亞麻薺屬1年生草本植物，具有耐貧瘠、抗干旱、抗病蟲害、耐鹽堿等優良的農藝學特征；且亞麻薺種子油中含有油酸、亞油酸、亞麻酸等豐富人體必需的多不飽和脂肪酸，具有很高的營養價值，然而目前并不能夠在亞麻薺的種子中成功表達類胡蘿卜素。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于一種表達類胡蘿卜素的融合基因、重組質粒及其應用，可以在亞麻薺的種子種成功表達類胡蘿卜素，同時還能在亞麻薺種子中合成蝦青素，進一步提高亞麻薺的營養品質，為國內首例在亞麻薺種子中合成高價值蝦青素。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種表達類胡蘿卜素的融合基因，所述融合基因的結構包括：5’-八氫番茄紅素合成酶基因CrtB-羥化酶基因HpBHY-β-胡蘿卜素酮化酶基因CrBKT-促進類胡蘿卜素合成基因Orange-3’；相鄰兩個基因間以2A序列連接。

優選的，所述融合基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本發明還提供了一種包含所述融合基因的重組質粒。

優選的，所述重組質粒以PBI121為基礎載體，將所述融合基因構建進NAPIN啟動子下游。

本發明還提供了一種包含所述融合基因或所述重組質粒的重組菌。

優選的，所述重組菌以農桿菌為基礎菌株。

本發明提供了一種在亞麻薺種子中表達類胡蘿卜素的方法，包括以下步驟：利用農桿菌Floral Dip方法將所述重組菌侵染亞麻薺的花序部分。

優選的，在所述侵染后，還包括將所述亞麻薺的植株培育至果莢成熟，收集種子，并對種子進行轉基因驗證。

優選的，所述轉基因驗證包括觀察，當所述種子呈紅色時，表示轉基因成功；當所述種子呈黃色時，表示轉基因未成功。