[发明专利]bZIP转录因子调节烟碱向降烟碱的转化

说明书

本文提供了一种减少烟碱向降烟碱转化的方法。所述方法包括将至少一种碱性区域/亮氨酸拉链(bZIP)型转录因子抑制剂施用于需要其的生物体。本文还提供了一种减少烟碱向降烟碱转化的方法，所述方法包括使烟碱N‑脱甲基酶(NND)的启动子上的bZIP型转录因子结合位点突变。本文还提供了一种减少烟碱向降烟碱转化的方法，所述方法包括使植物基因组突变以敲除至少一种bZIP型转录因子。

相关申请

本申请要求于2017年12月7日提交的美国临时申请序列号62/595,983的权益，其全部公开内容通过该引用并入本文。

序列表

本申请含有序列表，该序列表已通过EFS-Web以ASCII格式提交，并通过引用以其全文并入本文。序列表的ASCII副本创建于2018年12月4日，名称为13177N-2183US.txt，且大小为12千字节。

技术领域

本发明涉及调节烟碱(nicotine)向降烟碱(nornicotine)转化的制品和方法。特别地，本公开的主题涉及用于调节烟碱向降烟碱转化的转录因子及其使用方法。

背景技术

普通烟草(Nicotiana tabacum，common tobacco)是一种起源于大约20万年前的天然异源四倍体。母本S基因组来自美花烟草(N.sylvestris)的祖先，且父本T基因组来自绒毛状烟草(N.tomentosiformis)的亲缘植物。烟碱是大多数栽培烟草品种中积累的主要生物碱。在过去的数十年中，在烟碱生物合成途径中的结构基因的分离和表征方面取得重大进展。茉莉酸(JA)是烟碱生物合成的主要诱导子。JA响应转录因子(TF)属于两个主要家族，APETALA2/乙烯响应因子(AP2/ERF)和碱性螺旋-环-螺旋(bHLH)，并且已知其在烟碱生物合成途径中诱导编码关键酶的基因的表达。

烟碱和其他托烷类生物碱(诸如天仙子胺和东莨菪碱)是在根部合成的，并通过木质部转运到叶片。已经分离多种转运子，并表征了它们在植物中生物碱的转运和液泡摄取(vacuolar sequestration)中的作用。在烟草中，许多属于多药及毒性化合物外排(MATE)家族的转运子(包括MATE1/2和茉莉酮酸酯诱导的生物碱转运子(JAT1/2))参与烟碱的转运和液泡摄取。然而，对这些转运子的调控中涉及的TF的研究不够彻底。

除烟碱外，烟草植物积聚另外三种吡啶生物碱，即降烟碱、新烟碱和去氢新烟碱。降烟碱是通过酶促过程从烟碱衍生而来的去甲基烟碱(不含甲基)。降烟碱也是在烟草材料的固化和加工过程中产生的N-亚硝基降烟碱(NNN)的前体。更具体地说，在收获后加工过程中，降烟碱与亚硝基化剂发生化学反应以形成NNN。由于NNN属于一类与吸烟有关的致癌物质，称为烟草特有亚硝胺(TSNA)，因此非常需要减少烟草制品中的TSNA。

有两种可能减少TSNA的方法。一种是减少整体烟碱含量；另一种是消除烟碱向降烟碱的转化。烟碱向降烟碱的转化由烟碱N-脱甲基酶(NND)(细胞色素P450酶的一个小家族)催化。在烟草中烟碱向降烟碱的转化中，已鉴定出三个NND基因：CYP82E4v1(起源于绒毛状烟草)、CYP82E5v2(起源于绒毛状烟草)和CYP82E10(起源于美花烟草)。CYP82E4v1(E4)在衰老叶片中的烟碱向降烟碱转化中起主要作用，而据报道CYP82E10(E10)的表达在根中且CYP82E5(E5)在根和叶中均起作用。然而，到目前为止，尚未鉴定出涉及调节烟碱向降烟碱转化的转录因子(TF)(即，E4、5和10基因的转录调节因子)。因此，尽管这些参与降烟碱生物合成的烟碱转运子和酶的生物化学和分子表征已取得重大进展，调节这些基因的潜在分子机制仍有待阐明。

因此，需要调节烟碱向降烟碱转化的制品和方法。

发明内容

本公开的主题满足若干或所有上述需求，这对于本领域普通技术人员在研究本文件中所提供的信息之后将变得显而易见。