[發明專利]基因工程化大腸桿菌及吲哚-3-乙酸的制備方法

有效

• 申請號: 202010070793.X
• 申請日: 2020-01-21
• 公開（公告）號: CN111254104B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發明（設計）人: 祁峰;黃建忠;吳弘軒;羅藝獻;秦麗娜;李清晨;林金新
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: C12N1/21
• 分類號: C12N1/21;C12N15/70;C12P17/10;C12R1/19
• 代理公司: 北京悅成知識產權代理事務所(普通合伙) 11527
• 代理人: 樊耀峰;高艷麗

本發明公開了一種基因工程化大腸桿菌及吲哚?3?乙酸的制備方法。本發明的基因工程化大腸桿菌中含有色氨酸脫羧酶基因、二胺氧化酶基因和吲哚?3?乙醛脫氫酶基因，且所述的基因工程化大腸桿菌能夠產生具有活性的色氨酸脫羧酶、具有活性的二胺氧化酶和具有活性的吲哚?3?乙醛脫氫酶。本發明的基因工程化大腸桿菌能夠將色氨酸轉化為吲哚?3?乙酸。

技術領域

本發明涉及一種基因工程化大腸桿菌及吲哚-3-乙酸的制備方法。

背景技術

吲哚-3-乙酸( indole-3-acetic acid, IAA)又稱為植物生長素，可以通過調節植物的形態來適應外界壓力，尤其可以促進根的生長，是植物體自身合成的用以調控植物生長發育的重要化學物質。吲哚-3-乙酸可以激發和調控植物體內眾多生理反應，在植物細胞分裂、向性生長、頂端優勢、果實發育和衰老以及其他應激反應中起著重要作用。吲哚-3-乙酸還會對病原菌、干旱、重金屬及其螯合物的脅迫緩解等作出應答。此外，生長素還可以通過與其他激素的相互作用調節植物修復等其他生理活動。

除了植物本身可以合成吲哚-3-乙酸，多種微生物如假單胞菌屬(Pseudomonas sp.)、固氮菌(Azotobacter sp.)和固氮螺菌(Azospirillum sp.)等植物中的內生菌也可以產生吲哚-3-乙酸。在植物和細菌中，目前已知存在五種不同的吲哚-3-乙酸生物合成途徑。這些途徑均以色氨酸為底物，分別通過色氨酸的衍生物吲哚-3-乙酰胺(IAM)、吲哚-3-丙酮酸(IPA)、色胺、吲哚-3-乙醛肟和吲哚-3-乙醛獲得吲哚-3-乙酸。從植物或其特定的內生菌株中提取獲得吲哚-3-乙酸，可以有效應用于植物的人工定向培育和生長控制，所以吲哚-3-乙酸被廣泛應用在現代農業生產中。但是植物或細菌自發合成吲哚-3-乙酸會受到復雜的環境脅迫調節，包括pH、滲透脅迫和碳限制等；另外吲哚-3-乙酸各個合成途徑基因的表達方式以及轉錄調節因子也會限制吲哚-3-乙酸的合成，所以植物或內生菌株只能自發合成極微量的吲哚-3-乙酸。目前，也存在使用化學合成吲哚-3-乙酸的報道，但是化學法涉及到多步反應，導致產物吲哚-3-乙酸得率很低并且會對環境造成污染。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種基因工程化大腸桿菌，其能夠產生具有活性的色氨酸脫羧酶、具有活性的二胺氧化酶和具有活性的吲哚-3-乙醛脫氫酶。本發明的另一個目的在于提供上述基因工程化大腸桿菌的制備方法。本發明再一個目的在于提供一種吲哚-3-乙酸的制備方法，該方法利用上述基因工程化大腸桿菌制得吲哚-3-乙酸。

一方面，本發明提供一種基因工程化大腸桿菌，所述的基因工程化大腸桿菌中含有色氨酸脫羧酶基因、二胺氧化酶基因和吲哚-3-乙醛脫氫酶基因，且所述的基因工程化大腸桿菌能夠產生具有活性的色氨酸脫羧酶、具有活性的二胺氧化酶和具有活性的吲哚-3-乙醛脫氫酶。優選地，色氨酸脫羧酶基因的堿基序列如SEQ ID NO:17所示。本發明的色氨酸脫羧酶基因可以來源于長春花（Catharanthus roseus）。優選地，二胺氧化酶基因的堿基序列如SEQ ID NO:18所示。本發明的二胺氧化酶基因可以來源于黑曲霉（Aspergillus niger）。優選地，吲哚-3-乙醛脫氫酶基因的堿基序列如SEQ ID NO:19所示。本發明的吲哚-3-乙醛脫氫酶基因可以來源于黑粉霉（Ustilago maydis）。這樣有利于色氨酸脫羧酶基因、二胺氧化酶基因和吲哚-3-乙醛脫氫酶基因在大腸桿菌中的表達。

根據本發明的一個實施方式，所述的色氨酸脫羧酶基因的堿基序列如SEQ ID NO:17所示，所述二胺氧化酶基因的堿基序列如SEQ ID NO:18所示，且所述的吲哚-3-乙醛脫氫酶基因的堿基序列如SEQ ID NO:19所示。