[发明专利]控制花青素含量的蛋白及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及控制花青素含量的蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

黄酮类化合物泛指两个具有酚羟基的苯环(A-与B-环)通过中央三碳原子相互连结而成的一大类次生代谢物。自然界中存在着6000种以上的黄酮类化合物，这些化合物的种类和数量在不同种类的植物中分布是不相同的，同时还受到植物的发育阶段和生长条件下的影响。黄酮类化合物广泛存在于植物界中，是植物体内最主要的色素化合物，它们使植物的叶子、花及果实呈现红色、蓝色和紫色等各种颜色，这些绚丽的颜色可以吸引受粉者，使植物得以受粉，并且有利于种子的传播。除了使植物的各组织和器官呈现不同的颜色外，黄酮类化合物还有多种多样的植物生理活性，包括使植物免受紫外线的伤害，调节生长素的极性运输，在花粉萌发过程中介导信号传递，参与植物的抗病等等。作为膳食中必不可少的组分，黄酮类化合物具有诸多有利于人类健康的特性，如抗氧化，抗肿瘤等。同时，黄酮类化合物的成分和含量还会影响食物的品质和口感，例如在葡萄中花色素和单宁的含量决定着葡萄酒的颜色、质量。

由于黄酮类化合物合成途径的基因突变可以导致植物某器官颜色的变化，并且这种颜色的变化在大多数情况下不影响植物的生长发育，所以长期以来这类基因在生产和遗传学研究中一直作为标记基因。到目前为止，大量的关于种子和其他器官颜色变化的突变体得到了分离和鉴定，通过对这些突变体的研究并辅以生化分析手段，黄酮类化合物合成过程已得到详细的阐述。大部分的化合物都是由苹果酸辅酶A(malonyl-CoA)和肉桂酰辅酶A(p-coumaroyl-CoA)经过一系列酶促反应合成的。这些途径中涉及的酶包括查尔酮合成酶(chalcone synthase，CHS)，查尔酮异构酶(chalcone isomerase，CHI)，黄酮羟化酶等。CHI是黄酮类化合物合成途径中的第二个酶。研究者们首先在大豆中纯化出CHI并在双子叶中对该酶及其编码基因进行深入的研究，如在豆科中研究酶的生化性质和三维结构，在牵牛花中研究其基因的启动子，在拟南芥中分析该基因突变体表型。研究表明该基因的表达变化会引起植物某些器官中黄酮类化合物含量和成分的差异，并导致颜色的改变。水稻中的CHI基因已经通过同源序列比对被确定，但迄今为止还没有CHI基因的突变体被分离和鉴定。

黄酮类化合物是一种良好的活性氧自由基的清除剂，对不同种类的氧自由基，不同结构的黄酮化合物可以达到不同的清除效果。黄酮类化合物分布于大部分的绿色植物中，在日常生活的食物中也很丰富。在新兴的功能性食品中有很大一部分是和抗衰老、清除体内过多的氧自由基有关的，所以黄酮类化合物是有希望在其中发挥作用的生物活性因子。

水稻金黄颖突变体是一种成熟时稻壳和茎秆都呈现棕黄色的水稻突变体，长期以来作为标志基因应用于遗传学研究。水稻中已报道有四个不同的金黄颖突变体，其中三个已被定位于不同的染色体(http://www.gramene.org/db/mutant)。

稻壳是碾米厂的加工副产品，约占稻谷总产量的20％，目前全世界年产稻壳6千万吨以上。长期以来，国内外对稻壳的综合利用进行了广泛的研究，获得了许多可利用的途径，但真正能够形成规模生产、大量消耗稻壳的利用途径并不多。很多地方把稻壳视为废弃物，资源浪费和环境污染。因此研究解决稻壳的合理利用意义重大。

发明内容

本发明的目的是提供一种控制花青素含量的蛋白及其编码基因和应用。

本发明提供的控制花青素含量的蛋白(GH-1)，来源于水稻，是如下1)或2)的蛋白质：

1)由序列表中的SEQ ID №.2的氨基酸残基序列组成的蛋白质；

2)将序列表中的SEQ ID №.2氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且具有SEQ ID №.2的氨基酸残基序列相同活性的蛋白质。

序列表中序列2由233个氨基酸残基组成。

为了便于GH-1的纯化，可在由序列2的氨基酸残基序列组成的蛋白质的氨基端或羧基端连接上如表1所示的标签。

表1标签的序列