[发明专利]铃铛子鸟氨酸脱羧酶ALODC基因及其重组表达载体和应用

说明书

本发明涉及铃铛子鸟氨酸脱羧酶ALODC基因及其重组表达载体和应用，通过克隆铃铛子鸟氨酸脱羧酶ALODC基因，并通过根癌农杆菌介导的方法将该基因转入铃铛子中，获得转基因植株，过表达AlODC后，能够显著提高铃铛子植株中腐胺及托品烷生物碱的含量，为利用转基因技术高效生产莨菪碱和东莨菪碱提供了一种理想方法。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及铃铛子鸟氨酸脱羧酶ALODC基因，还涉及含有该基因的载体和应用。

背景技术

托品烷类生物碱(tropane alkaloids,TAs)是一类来源于少数茄科植物的次生代谢产物，因为具有显著的药理学活性，已被人们作为传统药物使用了近3000年。现代临床上常用的是莨菪碱(hyoscyamine)(或者其外消旋体阿托品)和东莨菪碱(scopolamine)，也包括药效稍低的山莨菪碱(anisodamine)，它们都是作用于副交感神经系统的抗胆碱药物，主要用于镇痛、麻醉、抗晕动药、治疗帕金森症、改善微循环、戒毒脱瘾、治疗农药中毒等，市场需求十分巨大，其中东莨菪碱药效更强，副作用更弱，价格也更昂贵。然而在大多数植物中TAs含量尤其是东莨菪碱含量极低，如植株中东莨菪碱含量仅为干重的0.01％～0.08％，不能满足市场需求。所以，利用代谢工程技术提高资源植物中TAs含量是相关产业长期追求的目标。第一例TAs代谢工程的报道起始于1992年，即第一个TAs功能基因HnH6H被克隆的一年之后，将HnH6H基因转入植株中使之超表达，惊奇地发现转基因当代和子一代植株的茎叶中几乎全是东莨菪碱，莨菪碱被完全转化了，表明H6H是很有效的遗传改造靶标基基因，王细荣等植株同时超表达TAs合成途径上游和下游的两个关键酶基因PMT和H6H，使终产物东莨菪碱干重含量达到了9mg/g证明了该策略的优越性。但是在植株中如何大幅度提高植株中托品烷生物碱的总含量，特别是莨菪碱的含量一直没有有效的手段。

铃铛子，又名藏茄、唐冲那薄、喜马拉雅山莨菪，茄科山莨菪属，原产自我国西藏(东南部)、云南(西北部)，尼泊尔、不丹、锡金亦有分布，生长于3200-4000米的高海拔地区，株高50-150cm。是一种多年生宿根草本，医药上常用根提取托品烷类生物碱。铃铛子植株繁茂高大，全株密布绒毛和星状毛，根粗壮，全株肉质化程度高。与我国传统药源植物颠茄相比具有生物量大、生物碱含量高的特点，且极适宜在我国西藏等高海拔地区大面积种植。而野生铃铛子中莨菪碱和东莨菪碱含量仍然很低，代谢工程是有效提高铃铛子莨菪碱和东莨菪碱最有效的方法。

鸟氨酸脱羧酶(ODC)是大多数植物体内腐胺合成的关键酶基因，而腐胺是托品烷生物碱和合成的重要前提物质，前人报道在曼陀罗中过表达老鼠的鸟氨酸脱羧酶基因(ODC)能够微量提高曼陀罗生物碱的含量。而铃铛子过表达内源ODC基因目前尚未有相关的报道。因此来自于植物体本身的内源ODC基因的研究就显得重要而有意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供铃铛子鸟氨酸脱羧酶ALODC基因；本发明的目的之二在于提供含有所述铃铛子鸟氨酸脱羧酶ALODC基因的重组表达载体；本发明的目的之三在于提供所述铃铛子鸟氨酸脱羧酶ALODC基因在提高茄科植物莨菪碱和东莨菪碱的含量中的应用；本发明的目的之四在于提供所述重组表达载体在提高茄科植物莨菪碱和东莨菪碱的含量中的应用；本发明的目的之五在于提供一种提高铃铛子生物碱含量的方法；本发明的目的之六在于提供过表达所述铃铛子鸟氨酸脱羧酶ALODC基因的茄科植物。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

1.铃铛子鸟氨酸脱羧酶ALODC基因，其特征在于：所述ALODC基因编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。

优选的，所述ALODC基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

2、含有所述铃铛子鸟氨酸脱羧酶ALODC基因的重组表达载体。

优选的，所述重组表达载体由SEQ ID NO.1所示序列连入pBI121载体的BamHI和Sac I而得。