[發(fā)明專利]人參PgHDZ01基因及其在提高人參皂苷含量方面的應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111534523B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張美萍;王義;李俐;趙明珠;王康宇;孫春玉;姜悅;朱蕾
• 申請（專利權(quán)）人: 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C12N15/29
• 分類號: C12N15/29;C12N15/82;A01H5/06;A01H6/00
• 代理公司: 長春市東師專利事務(wù)所 22202
• 代理人: 張鐵生;劉延軍

本發(fā)明公開了一種人參PgHDZ01基因，它的堿基序列如序列表SEQ ID NO.1所示；一種植物超表達載體，它插入了如序列表SEQ ID NO.1所示的基因；所述的人參PgHDZ01基因在提高人參總皂苷含量方面的應(yīng)用；培養(yǎng)的人參發(fā)狀根單根系，有3個轉(zhuǎn)基因陽性單根系的人參總皂苷含量與轉(zhuǎn)化空載的陰性對照相比顯著上升，同時有5個轉(zhuǎn)基因陽性單根系的Rb1含量與轉(zhuǎn)化空載的陰性對照相比顯著上升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于基因工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及人參PgHDZ01基因及其在提高人參皂苷含量方面的應(yīng)用。

背景技術(shù)

人參(Panax ginseng C.A. Meyer)是傘形目、五加科、人參屬多年生草本植物，具有極高的藥用價值、研究價值及經(jīng)濟價值。人參主根入藥的文字記載可追溯至至少2,000年前，《神農(nóng)本草經(jīng)》及《本草綱目》等中藥典籍將其列為中藥上品；現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，其在治療疾病及保健方面具有重要功能。人參作為孑遺植物，生長環(huán)境要求嚴苛，基因組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在物種基因組進化等方面具有重要研究價值。

人參皂苷屬于三萜類物質(zhì)，是人參屬植物的次生代謝產(chǎn)物，同時也是其特有的特征性藥效成分。目前從人參屬植物中已分離出150余種人參皂苷，按其結(jié)構(gòu)可分為三大類：五環(huán)三萜的齊墩果烷型 (oleanene type) 皂苷，四環(huán)三萜類的達瑪烷型 (dammarane-type) 皂苷及奧克梯隆型 (ocotillo-typ)皂苷。其中達瑪烷型皂苷又可根據(jù)苷元的不同而分為原人參二醇類(protopanaxadiol，PPD)，如Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rd、Rg3、Rh2等；與原人參三醇類(protopanaxatriol，PPT)，如Re、Rf、Rg1、Rg2、Rh1、Rh3等。不同人參單體皂苷被證明在抗癌、抗炎、保護心臟、保護肝臟、修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)、恢復(fù)認知等諸多方面具有重要治療作用，同時在提高免疫力、抗疲勞等方面具有保健功能。

人參皂苷生物合成途徑包括甲羥戊酸合成途徑(mevalonic acid, MVA) 與甲基赤磷酸合成途徑 (methylerythritol phosphate, MEP)，其中MVA途徑存在于細胞質(zhì)中，是人參皂苷生物合成的主要途徑；MEP途徑存在于葉綠體中，是人參皂苷生物合成的補充途徑。在人參皂苷的合成過程中，已有許多編碼執(zhí)行催化作用的關(guān)鍵酶基因被鑒定與克隆，但依然有一些合成過程及其催化酶尚未明確。另外，人參皂苷的合成過程受到植物機體的整體調(diào)控，可能有許多調(diào)控因子，如轉(zhuǎn)錄因子等參與其中。

同源異型域-亮氨酸拉鏈 (HD-Zip) 基因家族是植物中特有的轉(zhuǎn)錄因子基因家族，其編碼蛋白由同源異型結(jié)構(gòu)域 (Homeodomain, HD) 與亮氨酸拉鏈結(jié)構(gòu)域 (Homeoboxassociated leucine zipper, HALZ) 為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)域構(gòu)成，另外可根據(jù)所含有的其他保守結(jié)構(gòu)域或保守基序，如START、MEKHLA、CPSCE等，而被劃分為四個亞家族（類型）。該家族基因編碼蛋白廣泛參與植物耐旱、耐鹽、抗病、耐寒或耐熱等逆境脅迫，在植物胚胎、根、莖、葉、花等組織器官的發(fā)育中其重要調(diào)節(jié)作用，并且被證明參與調(diào)控不同植物中甾醇、黃酮等次生代謝產(chǎn)物的合成。

人參發(fā)狀根是利用發(fā)根農(nóng)桿菌對人參材料進行遺傳轉(zhuǎn)化后，由其中的Ri質(zhì)粒誘導(dǎo)產(chǎn)生的人參培養(yǎng)材料類型，具有遺傳穩(wěn)定、激素自養(yǎng)、生長快速等優(yōu)點。人參發(fā)狀根不但可以用于人參皂苷的生產(chǎn)，同時成為了人參分子生物學(xué)及基因工程等相關(guān)研究的基礎(chǔ)材料。一方面，可以利用不同的誘導(dǎo)子及非生物脅迫對人參發(fā)狀根進行處理，在表型顯著變化的條件下，研究相關(guān)基因的表達及功能；另一方面，可以將重要功能基因通過人參發(fā)狀根進行超表達或基因沉默，以驗證基因功能。由于人參發(fā)狀根具有遺傳背景清晰、培養(yǎng)周期短、培養(yǎng)不受季節(jié)限制、對環(huán)境污染小、品質(zhì)均一等諸多優(yōu)點，為人參的相關(guān)基礎(chǔ)研究提供了優(yōu)質(zhì)的材料，同時彌補了栽培人參產(chǎn)品無法滿足的加工與應(yīng)用市場，在人參相關(guān)的科研及應(yīng)用領(lǐng)域具有無法替代的重要作用。

發(fā)明內(nèi)容