[发明专利]一种与倍半萜合成相关的蛋白及其编码基因与应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种与倍半萜合成相关的蛋白及其编码基因与应用。

背景技术

桃蚜是广食性害虫，寄主约有350多种，主要危害烟草、桃、李、梅、梨等果树和白菜、萝卜、辣椒、菠菜等蔬菜，造成了很大的经济损失。近年来，由于全球气候变暖、耕作制度变化等因素，使蚜虫的繁殖能力和适应性显著增强，其危害日趋严重。目前，蚜虫防治以喷洒农药为主，但大量使用农药，不仅对人畜有害，而且造成了严重的环境污染。培育抗蚜虫小麦和蔬菜品种是防止蚜虫危害的最有效途径，但由于现有种质资源中缺乏有效的抗蚜基因，抗性机制尚不明确，常规育种难以奏效。挖掘和利用新型抗蚜基因并通过基因工程培育小麦、棉花和蔬菜抗蚜新种质具有重要意义。

倍半萜类化合物在植物与植食性昆虫互作中发挥重要作用，参与植物的防御反应。法尼烯焦磷酸合成酶（farnesyl pyrophosphate synthase，FPS）是萜类化合物合成途径中的关键酶之一，其催化合成的产物FPP可在细胞质中通过MVA(Mevalonate pathway)途径作为[反]-β-法尼烯【(E)-β-farnesene，EβF】合成酶的底物。EβF是重要的倍半萜类化合物，是一种无色无味挥发物，是小麦麦长管蚜（Sitobion avenae Fabricius）、禾谷缢管蚜（Rhopalosi phum padi Linnaeus）、麦无网长管蚜（Metopolophium dirhodum Walker）和麦二叉蚜（Schizaphis graminum Rondani）等蚜虫报警信息素的唯一成份，可以使蚜虫产生骚动、从植株上脱落，并吸引蚜虫天敌，有效控制蚜虫危害。研究发现，许多植物中含有EβF合成酶，能释放EβF，具有天然的蚜虫驱避特性。但小麦、棉花、大豆等重要农作物中，只含有FPS，但不含有EβF合成酶。Yu等发现转EβF合成酶烟草表明EβF的释放量受前体物质FPP供应量的限制。

目前已有20多种植物的FPS编码基因得到分离，但其在其它植物的表达和功能研究只有以下两例报道。Chen等利用农杆菌介导法所获得的转棉花fps基因的黄花蒿(Artemisia annua)的倍半萜生物合成途径的代谢流明显增加，使抗疟类药物—青蒿素增加明显，部分株系比野生株系高4倍。崔红等将薄荷fps基因导入烟草发状根，抑菌试验发现转基因发状根汁液对赤星病菌具有抗性。小麦fps基因的分离克隆、表达特性、酶活特性和在植物中（拟南芥）的表达与抗蚜虫功能研究尚无报道。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种与倍半萜合成相关的蛋白及其编码基因。

本发明提供的蛋白，是如下1）或2）的蛋白质：

1）由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

2）将序列表中序列2的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与倍半萜合成和/或驱避蚜虫相关蛋白的由1）衍生的蛋白质。

上述（a）或（b）中的蛋白可人工合成，也可先合成其编码基因，再进行生物表达得到。上述（b）中的蛋白的编码基因可通过将序列表中序列1所示的DNA序列缺失一个或几个氨基酸残基的密码子，和/或进行一个或几个碱基对的错义突变，和/或在其5′端和/或3′端连上表2所示的标签的编码序列得到。

上述蛋白的氨基酸序列中一个或几个氨基酸残基的取代、替换和/或添加，有的是由于自然发生的变异引起的，有的是由人工诱变处理引起的。

上述倍半萜为法尼醇和/或β-石竹烯；上述蚜虫为桃蚜。

上述蛋白的编码基因也是本发明保护的范围。

上述编码基因为为1）-4）中任一一种：

1）序列表中序列1所示的DNA分子；

2）序列表中序列1自5’末端第650-1129位核苷酸所示的DNA分子；

3）在严格条件下与1）或2）限定的DNA序列杂交且编码与倍半萜合成和/或驱避蚜虫相关蛋白的DNA分子；

4）与1）或2）限定的DNA序列至少具有70%、至少具有75%、至少具有80%、至少具有85%、至少具有90%、至少具有95%、至少具有96%、至少具有97%、至少具有98%或至少具有99%同源性且编码与倍半萜合成和/或驱避蚜虫相关蛋白的DNA分子。

上述严格条件为在6×SSC，0.5%SDS的溶液中，在65°C下杂交,然后用2×SSC,0.1%SDS和1×SSC,0.1%SDS各洗膜一次。

扩增上述基因全长或其任意片段的引物对也是本发明保护的范围。