[发明专利]法尼焦磷酸合酶蛋白质、核酸及其启动子区域

说明书

技术领域

本发明涉及酒花的法尼焦磷酸(FPP)合酶基因以及上述基因的启动子区域。

背景技术

植物在其植物体内产生并蓄积萜类、生物碱、酚类、皂甙等种类繁多的低分子有机化合物。当初，认为这些化合物与维持生物的生命并没有直接关系，仅仅是次要的功能，因此曾被称为二次代谢产物。

但是，近年来，逐步明确该二次代谢产物作为与细胞分化或防御外界因子有关的物质发挥功能，随之在嗜好物、药品、染料等广泛领域发现了利用方法，其实用性不仅在农学领域，而且在广泛领域都得到了瞩目。

这种二次代谢产物由于在产业上利用价值高，植物细胞内的生成过程逐步明确，目前表明这些物质是经多种酶等参与的复杂级联而生物合成的。但是，为了得到这种物质，必须从植物中直接提取，在这种情况下一次能够分离的量非常少，结果成本增高，因此期望开发一种利用基因工程学技术和培养细胞等的试管内合成方法。

作为植物中与二次代谢产物的合成级联有关的酶，已知法尼焦磷酸合酶。法尼焦磷酸合酶是与植物中作为色素、香味、植物激素、防御素、对害虫等的防御物质等各种物质基干的类异戊二烯的代谢有关的酶(Plant Biochemistry & Molecular Biology，Hans-Walter Heldt，Oxford University Press，pp360-376，1997)，已知除了催化在异戊烯焦磷酸上加成二甲基烯丙基焦磷酸转变为焦磷酸香叶酯(geranylpyrophosphate)的反应以外，还催化在上述焦磷酸香叶酯上加成异戊烯焦磷酸转变为法尼焦磷酸的反应。

另一方面，酒花是赋予啤酒爽快的苦味和香味的主要原料，但是已知该酒花中也会在球果内含有的蛇麻素腺毛内大量分泌二次代谢产物，该二次代谢产物非常有助于啤酒的苦味和香味。而且，近年来表明这种酒花的二次代谢产物具有药理作用(例如，Biosci.Biotech.Biochem.，61(1)，158，1997)。基于这些原委，对酒花也进行了着眼于苦味质、精油成分这种蛇麻素腺毛中蓄积的二次代谢产物的各种品种改良。

但是，酒花是雌雄异株的植物，特别是雄株不带有作为啤酒原料的球果，在商业上得不到重视，因此进行的研究不太多，对于酿造上有用的遗传性状也几乎不明确。因此，目前的现状是按照以前利用交配的育种方法，依赖于经验和直觉的部分较多，特别是对于酿造质量实际上完全预想不到球果附生。因此，对于酒花也强烈希望分离上述法尼焦磷酸合酶基因，通过利用基因工程学方法的研究，确立一种酒花中二次代谢产物的控制方法或试管内合成方法。

另一方面，目前性状转化技术和分子筛选技术这些利用基因工程学的育种方法逐步在各种植物中成为可能。采用这些方法的情况下，与依赖于经验和直觉的部分多的传统育种方法相比，能够更客观有效地育种。也就是说，性状转化技术是将外来基因引入植物细胞内并使之表达，直接引入所要赋予的性状的技术，为了使外来基因进行表达，采取下述方法：将所需的结构基因以及在植物细胞内可以发挥功能的终止子连接在控制基因表达的在植物细胞内可以发挥功能的启动子上，将其引入植物细胞内。迄今为止，作为实验水平上常用的启动子，有在比较多的植物中不问组织均能使引入基因进行表达的CaMV 35S启动子和胭脂氨酸合成酶基因启动子(Sanders P.R.et al.Nucleic Acid Res，15(1987)1543-1558)等。但是，使用上述启动子使引入基因在所有组织中表达时，根据引入的基因有时会对植物的生长发育等带来不良影响，因此强烈需要分离出一种使外来基因在目的组织中进行表达的组织特异性启动子基因。

发明公开

本发明是鉴于上述现有技术中存在的课题而提出的，其目的在于明确酒花中与二次代谢产物的生物合成有关的基因以及在酒花的蛇麻素腺毛中组织特异性地发挥功能的启动子基因的碱基序列，使利用基因工程学方法的酒花性状转化和酒花的二次代谢产物在试管内的合成成为可能。

本发明人为了实现上述目的反复进行了悉心研究，结果发现了在酒花的蛇麻素腺毛中强烈表达，与二次代谢产物的生物合成有关的法尼焦磷酸合酶基因及其启动子基因，从而完成了本发明。

也就是说，按照本发明，可以提供以下1～2记载的蛋白质。

1、一种蛋白质，具有序列表中序列号1记载的氨基酸序列。

2、一种蛋白质，其特征在于，具有序列表中序列号1记载的氨基酸序列中缺失、取代或添加1个或多个氨基酸得到的氨基酸序列，而且具有法尼焦磷酸合酶活性。