[发明专利]蛋白IbGGPS及编码基因与在调控植物类胡萝卜素含量中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域，尤其涉及一种蛋白IbGGPS及编码基因与在调控植物类胡萝卜素含量中的应用。

背景技术

自然界中，类胡萝卜素广泛存在于植物、真菌、藻类、细菌体内，呈现由黄到红的颜色变化，动物无法自身合成，需要直接或间接地从植物、真菌、细菌等中摄取。类胡萝卜素是动物和人类必需的微量营养物质，可合成视黄素、清除自由基，预防癌症、心血管及老年性疾病等。类胡萝卜素的缺乏，会严重影响人类的健康，夜盲症即缺乏V_A所致。夜盲症初期通过摄入适量的β-胡萝卜素即可痊愈。面对全球特别是非洲部分国家V_A缺乏的现状，有人提出通过服用V_A解决，但从长远看，服用V_A操作难度较大、加之V_A摄入过多会引起中毒，因此从日常饮食中摄取V_A的前体β-胡萝卜素是一条经济安全的途径。但在人类主食中，通常缺乏这些微量营养物质，因此深入研究其合成机制，并从基因水平上操纵其生物合成，将有效地提高作物、果蔬等的类胡萝卜素等微量营养物质的含量。

类胡萝卜素的生物合成是由一系列核基因编码的酶催化反应完成的。高等植物类胡萝卜素是由类异戊二烯聚合而成的萜类化合物，其生物合成的前体是含有C₅的异戊二烯焦磷酸(IPP)。IPP在IPP异构酶(IPPI)作用下生成二甲基丙烯基二磷酸(DMAPP)。然后在牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶(GGPS)催化下，DMAPP与3个IPP缩合依次形成牻牛儿基焦磷酸(GPP)、法尼西焦磷酸(FPP)、牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸(GGPP)。两分子GGPP由八氢番茄红素合成酶(phytoene synthase，PSY)催化形成第一个C₄₀的类胡萝卜素一八氢番茄红素(Phytoene)。八氢番茄红素(Phytoene)由八氢番茄红素脱氢酶(PDS)、ζ-胡萝卜素脱氢酶(ZDS)和类胡萝卜素异构酶(CRTISO)3个酶共同催化形成番茄红素(Lycopene)。自番茄红素以下反应分成两条支路，一条是经连续两次环化反应生成β-胡萝卜素，由番茄红素β-环化酶（Lycopeneβ-cyclase，LCY-B）催化完成；另一条是生成α-胡萝卜素，由LCY-B和番茄红素ε-环化酶（Lycopeneε-cyclase，LCY-E）催化完成。类胡萝卜素尤以β-胡萝卜素是维生素A的前体，具有免疫和抗氧化功能，其药用潜力引起人们的极大关注。

发明内容

本发明的一个目的是提供蛋白IbGGPS及编码基因。

本发明所提供的蛋白IbGGPS，来源于甘薯（Ipomoea batatas），是如下（a）或（b）的蛋白质：

（a）由序列表中序列2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

（b）将序列表中序列2所示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/或添加且与植物组织中类胡萝卜素含量相关的由序列2衍生的蛋白质。

上述序列2有363个氨基酸残基组成。

上述蛋白中，所述一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加是指不多于十个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加。

上述类胡萝卜素为如下1）或2）：

1）由β-胡萝卜素、玉米黄素、叶黄素、β-隐黄质和α-胡萝卜素组成的类胡萝卜素；

2）α-胡萝卜素或β-胡萝卜素；

上述组织为叶片，上述植物为双子叶植物或单子叶植物。上述双子叶植物为烟草（Nicotiana tabacum）或甘薯（Ipomoea batatas）。

编码上述蛋白的DNA分子也是本发明保护的范围。

上述DNA分子是如下(1）-(3）中任一种的DNA分子：

(1）编码区为序列表中序列1所示的DNA分子；

(2）在严格条件下与（1）限定的DNA序列杂交且编码与植物组织中类胡萝卜素含量相关蛋白的DNA分子；

(3）与（1）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%同源性且编码与植物组织中类胡萝卜素含量相关蛋白的DNA分子。

上述序列1由1092个碱基组成，其开放阅读框（ORF）为自5′末端第1位—第1092位碱基，编码氨基酸序列是序列表中序列2所示的蛋白。