[发明专利]利用双链RNA干扰技术制备降低烟草烟碱合成的抑制剂的方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于植物栽培技术，尤其涉及一种利用双链RNA干扰技术制备降低烟草烟碱合成的抑制剂的方法及其应用。

背景技术

烟碱，又叫尼古丁（nicotine），属于吡啶族生物碱，是烟草中生物碱的主要成分，其含量高低和烟叶品质及其可用性关系十分密切，也是卷烟中主要的品质指标之一。优质烟叶中的烟碱含量一般在1.5~3.5%。烟叶烟碱含量低，烟气劲头小，香气少；烟碱含量高，烟气劲头过大，刺激性增强，产生辛辣味。在我国烤烟主产区，烟碱含量尤其是上部叶烟碱含量偏高的问题十分突出，由此对烤烟的销售、开发和生产产生严重不利影响。

烟碱的结构与人体内的化学信使物质乙酰胆碱十分相似，通过烟气进入人体后，90%在肺部吸收，进入血液后6秒钟即可到达大脑，可以起到乙酰胆碱相同的生理作用，能兴奋精神，消除疲劳，增加思维能力，提高工作效率。但过量的烟碱则起抑制和麻痹作用。经常吸入烟碱，使可参与反应的接受体数量上升，反应效果下降，被称作耐药性。这就意味着，为了达到同样的感知效果，吸烟者必须吸入更多的烟碱，从而造成吸烟成瘾，不断循环。烟瘾使吸烟者不得不经常吸烟，同时吸进很多有毒物质。另外，烟碱具有很强的毒性。中等剂量的烟碱能使人呼吸加快、血管舒张和呕吐明显加剧，稍大剂量的烟碱可引起震颤和痉挛。重度吸烟者吸入较多的烟碱后，表现为短暂的呼吸增强和血压上升，食欲减退。烟碱还会损害脑细胞，使吸烟者出现中枢神经系统和呼吸系统等一系列症状。烟碱及其衍生物能对“Akt”分子通道起到激活作用，“Akt”分子通道被激活后能促进细胞生长，对细胞“自杀”起到抑制作用，可能诱发细胞大量繁殖而导致癌症。

烟碱的合成在烟草整个生育时期呈现上升趋势，从无到有，从少到多。种子中无烟碱，种子萌发100h后开始形成烟碱，移栽到现蕾期烟叶中烟碱积累缓慢，打顶后烟叶中烟碱积累迅速增加，直到成熟采收达到最大值。烟叶中烟碱合成量的高低与多种因素有关，如烟草品种的遗传特性、土壤肥力和pH值、海拔高度等。目前尚缺乏有效降低烟草烟碱的合成的措施。

烟草烟碱的生物合成途径已基本阐明。烟碱的合成场所主要是烟草的根部。合成烟碱的直接前体物是烟酸和N－甲基吡咯烷盐。参与烟碱合成的酶主要有鸟氨酸脱羧酶（ODC）、腐胺N-甲基转移酶（PMT）和甲基腐胺氧化酶（MPO）等。Saunders和Bush（1979）报道，打顶后正常生物碱基因型的烟草中的PMT和MPO量增大，但在低生物碱基因型的烟草中，打顶后MPO并不增加。在几种相关和不相关的高和低生物碱基因型的烟草中，烟草根中的PMT活性与烟叶中的烟碱量成正比（Yoshida，1973；Saunders和Bush，1979）。Pudliner（1980）发现，在正常和低生物碱基因型烟草中的ODC和柠檬酸合成酶均增大，而柠檬酸合成酶是代谢作用的一种指示剂。这些结果表明，PMT是该合成途径中限制作用最大的酶。将PMT反义基因导入烟草，已培育出烟碱含量可控制的转基因烟草品种。然而，由于转基因烟草品种在种植和食用中存在的较大风险，烟碱含量可控制的转基因烟草品种很难推广应用。