[发明专利]小报春花香相关基因PfLIS/NES及其用途

说明书

本发明公开了小报春PfLIS/NES基因及其用途。本发明提供的小报春PfLIS/NES的基因序列如SEQ ID No.1所示。本发明成功的克隆了小报春芳樟醇/橙花叔醇合酶基因(PFLIS/NES)的全长序列，该序列包含一个长为1638的完整开放阅读框，并且具有萜类物质特有的天冬氨酸富集区保守序列。该基因在花中表达量最高，而不同花期的荧光定量结果表明，该基因在盛花期表达量最高。通过转基因技术，在拟南芥中验证了该基因的功能，结果表明，T₂代转基因拟南芥纯合植株叶片检测到了香气挥发性物质芳樟醇(linalool)的释放，而对照野生型拟南芥未检测到芳樟醇的存在，为植物的花香物质调控提供了可能。

技术领域

本发明属于植物基因工程领域，具体涉及一种调控植物花香的基因及其用途。

背景技术

植物花香在香精香料工业方面具有重要经济价值，也是观赏植物的重要特征之一，它可以刺激人类的嗅觉细胞产生愉悦感，提高植物观赏价值。例如在对香豌豆切花的调查中发现，花香比花色和花型更能影响消费者的决定。近年来，花香研究已经成为了一个热门研究领域，研究内容除香气成分检测与分析、释放节律分析和花香基因克隆外，通过研究植物挥发性化合物对一些心理或生理疾病治疗效果的芳香疗法也在进行中。

植物花香的主要成分是分子量低且易挥发的各种化合物，其中以萜类和苯基/苯丙烷类为主，并少量伴有脂肪酸衍生物和一些其它(尤其是含氮或硫)化合物等。大多数植物的花香化合物种类在20到60 种之间，不同物种间的花香组成在挥发成分的数量、特性和相对含量上差异很大。

植物通过MVA途径和MEP途径生成了萜烯类化合物的底物IPP 和DMAPP，其中，1分子IPP和1分子DMAPP经GPPS催化，缩合生成了GPP，GPP能在各类单萜合酶的作用下形成相应的单萜物质，也能通过G10H进入裂环烯醚萜生物合成途径，生成挥发性的生物碱；2分子IPP和1分子DMAPP在FPPS的催化下形成的FPP 是大多数倍半萜和三萜的前体物质；3分子IPP和1分子DAMPP经 GGPPS催化生成GGPP，这是二萜和四萜类化合物的前体物质。在萜烯类化合物合成途径中，上游的HMGR、DXS和DXR与下游的各类单萜合酶都是控制花香物质生成的重要基因。

1994年Pichersky等从仙女扇(Clarkia breweri)中克隆到第一个花香基因——芳樟醇合成酶，此后，越来越多的花香基因相继被克隆出来。利用基因工程技术改良植物花香，调控花香物质生物合成成为研究热点。但由于花香调控的复杂性，大多数试验并未能取得预期的效果。如Lücker等将LIS转入矮牵牛中后并未在转基因植株中检测到芳樟醇，而是发现大量非挥发性的衍生物；Orlova等将 BPBT转入矮牵牛，发现转基因植物形态出现了预期之外的较大变化。前者是因为转基因植物中的挥发性化合物被修饰成了不挥发的物质，而后者是由于部分代谢通量的改变而影响了植物的发育情况。此外，如果细胞中没有足够的可供催化的底物，也很难产生相应的挥发性物质，即使有，也难以被人类的嗅觉器官感知。

2000年，北京林业大学与昆明黑龙潭公园合作开展小报春的引种驯化研究，并将驯化成功的小报春作为观赏花卉应用于公园绿化，此后，国内一些学者对小报春基本生物学特性和栽培育种等方面进行了相关研究。在花香研究方面，Jia利用动态顶空采集技术与气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术对小报春初花期、盛花期及末花期的花香挥发物进行收集和分析，并运用归一化法对测试结果进行了初步定量，试验共检测到小报春的花香成分69种，包含萜烯类化合物10种，苯基/苯丙烷类芳香族化合物21种，脂肪酸衍生物38 种，其中芳樟醇、水杨酸甲酯、α-松油醇相对含量较大，推测其可能是小报春花香的关键成分；此外，研究还发现在小报春开放过程中，萜烯类化合物的相对含量呈低-高-低的变化趋势；苯基/苯丙烷类化合物的相对含量呈逐渐升高的趋势；脂肪酸衍生物中脂类在初花期含量达最大值，而醇类化合物的相对含量呈高-低-高的趋势变化。