[发明专利]一种新型白木香倍半萜合成酶及其编码基因和应用

说明书

技术领域：

本发明属于基因生物领域，具体涉及一种新型白木香倍半萜合成酶及其编码基因和应用。

背景技术：

沉香具行气止痛、温中止呕、纳气平喘的功效，在治疗消化系统疾病、呼吸系统疾病、心脑血管疾病、神经系统疾病有显著疗效，在抗肿瘤、抗风湿病以及抗衰老等方面也有较好的作用(刘军民,徐鸿华.国产沉香研究进展.中药材,2005,28(7):627-632)。白木香经机械诱导、化学损伤或真菌诱导后会形成沉香，而沉香中的主要成分包括倍半萜类化合物。白木香的转录组测序结果表明，白木香倍半萜合成酶是沉香生物合成的关键酶(吴宏清，王磊，何欣，白玲，高晓霞，严寒静，章卫民.白木香倍半萜合成酶基因As-SesTPS的克隆及生物信息学与表达分析，2014，45(1)：94-101)。人工沉香与天然沉香相比，其主要药效成分倍半萜类化合物相对较低(Gao X X,Xie M R,Liu S F,Guo X L,Chen X Y,Zhong Z J,Wang L,Zhang W M.Chromatographic fingerprint analysis of metabolites in natural and artificial agarwood using gas chromatography-mass spectrometry combined with chemometric methods.Journal of Chromatography B,2014,967:264-273)，因此其品质也不如天然沉香，而倍半萜合成酶是倍半萜类化合物形成的关键酶，因此对白木香倍半萜合成酶基因的克隆和鉴定能为提升人工结香技术提供理论指导，对于提升人工沉香的品质有十分重要的意义。

目前，多种不同植物种类的倍半萜类合成酶基因已经被成功克隆，但沉香倍半萜合酶相关基因的生物合成研究并不多，仅克隆得到主产物为愈创木烯的倍半萜合成酶基因(Kumeta Y,Ito M.Characterization ofδ-guaiene synthases from cultured cells of Aquilaria,responsible for the formation of the sesquiterpenes in agarwood[J].Plant Physiol,2010,154(4):1998-2007；岳跃冲,范燕萍.植物萜类合成酶及其代谢调控的研究进展.园艺学报,2011,3(2)：379-388)。

发明内容：

本发明的第一个目的是提供一种新型白木香倍半萜合成酶。

本发明的白木香倍半萜合成酶，其特征在于，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

本发明第二个目的是提供编码上述白木香倍半萜合成酶的白木香倍半萜合成酶基因As-SesTPS1，其特征在于，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本发明的第三个目的是提供白木香倍半萜合成酶基因As-SesTPS1在检测白木香树体的结香水平中的应用。

本发明克隆得到了白木香倍半萜合成酶基因As-SesTPS1，进化树分析结果表明该基因属于被子植物倍半萜合成酶基因组成的TPSa亚族，与该基因同源性最高的基因为δ-愈创木烯合成酶基因，其氨基酸序列同源性也仅仅为54％，因此推测为一种新型的白木香倍半萜合成酶基因。通过荧光定量PCR分析该基因在白木香结香部位(含有大量沉香)、过渡部位(含有少量沉香，位于结香和未结香之间的部位)和未结香部位(无沉香)的表达水平，可作用于检测白木香树体的结香水平，为评价沉香品质提供重要的分子生物学依据。

本发明所提供的白木香倍半萜合成酶具有以下的理化特性：该基因所编码蛋白的分子量为64.14kD，等电点为5.14，为酸性蛋白，其半衰期在体外哺乳动物网织红细胞为30h，在酵母体内大于20h，在大肠杆菌体内大于10h。不稳定系数为44.57，为不稳定蛋白。该基因所编码的蛋白能催化底物法尼基焦磷酸生成倍半萜类化合物，为沉香生物合成途径中的关键基因。

鉴于目前关于白木香倍半萜合成酶基因的报道较少，因此本发明所提供的白木香倍半萜合成酶基因As-SesTPS1及其在白木香不同部位的表达水平在检测白木香树体中的结香水平具有重要的应用价值，对提高结香品质具有十分重要的现实意义。

附图说明：