[发明专利]一种Sir2家族基因或蛋白在调控植物萜类物质产量中的应用

说明书

本发明公开了一种Sir2家族基因或蛋白在调控植物萜类物质产量中的应用；所述Sir2家族基因为LcSRT1基因或LcSRT2基因；所述萜类物质为单萜类物质，如(1R)‑(+)‑α‑蒎烯、D‑柠檬烯、桉树脑、β‑环柠檬醛和/或香叶醛。本发明通过将Sir2家族基因在植物中进行转基因过表达，发现其可增加植物的萜类物质产量，为萜类物质的生产提供了一种新的途径；另外，本发明也拓展了Sir2家族基因或蛋白的应用，为Sir2家族基因或蛋白的应用提供了一种新的途径。

技术领域

本发明涉及植物分子生物学领域，特别是涉及一种Sir2家族基因或蛋白在调控植物萜类物质产量中的应用。

背景技术

萜类物质是植物中含量最高的次级代谢产物，它们在植物中以及植物与其他生物之间或与环境之间起着重要作用。目前，已从不同物种中鉴定出30,000多种萜类物质，并已将其提取出来用于多种商业用途，例如：香水、食品调味品、农药或杀虫剂的制作。萜类物质衍生自通用的C5前体异戊烯基二磷酸酯(IPP)及其烯丙基异构体二甲基烯丙基二磷酸酯(DMAPP)，在更高的植物中，它们是通过位于细胞内单独的区室的两个独立途径生成的。在胞质溶胶中，IPP源自众所周知的甲羟戊酸(MVA)途径，该途径以乙酰辅酶A的缩合开始。在质体中，IPP由丙酮酸和D-甘油醛3-磷酸形成。这种独立于MVA的途径，也称为MEP途径，紧随关键的中间体甲基赤藓糖醇磷酸酯(MEP)之后。大量研究表明，MVA途径的最终产物是倍半萜、三萜和植物甾醇，而MEP途径的最终产物是单萜、二萜、植物激素和类胡萝卜素。

沉默信息调节剂2(silence information regulator Sir2)蛋白是NAD+依赖性蛋白脱乙酰基酶/ADP核糖基转移酶的一个家族，目前已知其靶标涉及衰老、DNA修复和代谢调节的多种细胞蛋白，但目前还没有任何关于Sir2家族蛋白或基因在调控植物萜类物质产量中的报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有效的分子方法来增加植物中萜类物质的产量。

为解决上述技术问题，本发明从山苍子(Litsea cubeba(Lour.)Persoon)出发，进行了一系列相关实验。

山苍子是多年生的落叶灌木或小树，具有美丽的树形和五颜六色的花朵，因此主要用于美化环境。此外，山苍子的花朵和水果都带有新鲜的柠檬香气。原因是花朵和水果中含有精油，精油的主要成分是柠檬醛，为单萜物质。L.cubeba精油因其独特的香气可用于配制香水。

本发明通过之前获得的山苍子的转录组数据(见NCBI的SRA数据库中accessionnumber SRA080286)，从中筛选出两个注释信息为Sir2家族蛋白的转录本，并且两个转录本都具有完全开放的阅读框架(ORF)。根据ORF序列设计了两个基因的引物，通过RT-PCR从山苍子中克隆了Sir2家族基因。Sir2家族基因被命名为LcSRT1和LcSRT2，分别具有1,359bp和1,158bp的长度，分别编码452和385个氨基酸。

通过将LcSRT1和LcSRT2基因分别在烟草中转基因异源表达，本发明中发现在各自的阳性转基因植株中，两个基因较烟草中的Sir2家族基因(NbSRT)的表达量分别上升了3,373倍和2,512倍，导致萜类物质的产量呈现明显增加的表型。此外，还发现两个基因的转基因阳性植株较野生型均有植物器官增大的表型，体现在叶片增大、茎粗增加、同发育时期高度增加以及鲜重增加的表型。

基于上述发现，本发明开发了上述基因及蛋白的新应用，具体包括如下技术方案：

一种Sir2家族基因或蛋白在调控植物萜类物质产量中的应用。