[发明专利]用于鉴别烟草尼古丁含量高低的分子标记nicas1及其试剂盒与应用

说明书

本发明“用于鉴别烟草尼古丁含量高低的分子标记Nicotine Associated SNP 1及其试剂盒与应用”属于分子生物学技术领域。所述分子标记Nicotine Associated SNP 1为位于烟草基因组版本Nitab v4.5Genome Scaffolds Edwards2017的第0002539号基因组片段第95304位的SNP位点Nitab4.5_0002539:95304A/G。本发明可100％准确地鉴别筛选尼古丁含量高低的烟草种质资源，筛选得到的烟草材料可不经转基因方法，直接用于选育新的烟草品种。

技术领域

本发明属于分子生物学技术领域，尤其涉及一种用于鉴别烟草尼古丁含量高低的分子标记Nicotine Associated SNP 1及其试剂盒与应用。

背景技术

研究烟草尼古丁的代谢调控是非常有意义的一项工作，通过基因调控可以提供不同尼古丁含量的烟草品种，为烟草商业生产个性化烟碱烟草产品提供原材料。尼古丁对人体有很强的生理刺激作用，是烟草商业性使用的物质基础。许多世界顶级烟草公司如菲利普莫里斯，帝国烟草、日本烟草、英美烟草等公司都投入巨资对烟草尼古丁的代谢途径、调控机制进行研究。

烟碱(Nicotine)是栽培烟草(Nicotianatabacum)最为重要的次生代谢产物，尼古丁作为一种最为知名的生物碱，其含量的多少可以直接决定烟叶品质，是烟草中最具有经济价值的部分。在大多数的烟草品种中生物碱占干重的2％-4％，而烟碱占生物碱总含量的90％-95％。

烟草生长受到昆虫、病原菌侵害或受到胁迫时,烟株通过诱导产生烟碱抵御侵害,因此烟碱是一种烟草自身的保护性代谢物,对自身的正常生长发育提供保护。在工业生产中烟碱含量过高或过低都会导致烟叶化学成分含量不协调,降低可用性,不利于卷烟的生产。因此研究烟草的烟碱合成与代谢调控对我国烟草工业以及农业生产的发展具有重要意义。

烟碱生物合成途径已经部分解析，烟草中的腐胺可以用于合成烟碱吡咯烷环。精氨酸脱羧酶(ADC,arginine decarboxylase)催化精氨酸脱羧生成腐氨,或由鸟氨酸脱羧酶(ODC, ornithine decarboxylase)催化鸟氨酸脱羧形成腐氨。腐胺在腐胺N-甲基转移酶(PMT, putrescine-N-methyltransferase)作用下获得由S-腺苷蛋氨酸(SAM,S-adenosyl-L-methionine) 提供的甲基形成N-甲基腐胺,这是一个依赖S-腺苷蛋氨酸合成酶(SAMS,S-adenosylmethionine synthase)活性的反应。N-甲基腐胺在N-甲基腐胺氧化酶(MPO, N-methylputrescine oxidase)催化下形成4-甲氨基丁醚,并通过自身环化形成N-甲基-△1-吡咯啉阳离子,随后与提供吡啶环部分的烟酸衍生物发生缩合反应形成烟碱。

烟碱吡啶环部分由烟酸提供,其前体是由天冬氨酸合成的喹啉酸。喹啉酸在喹啉酸磷酸核糖转移酶(QPRT,quinolinatephosphoribosyltransferase)催化下形成烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD),然后经由吡啶核苷酸循环途径生成烟酸。

近期有关烟碱吡咯烷环部分和吡啶环部分缩合反应的研究表明,NADPH依赖性还原酶的PIP家族成员类异黄酮还原酶基因A622及其同源基因参与了这一过程。

植物激素是调控次生代谢产物生物合成基本方式之一，解析激素信号对次生代谢产物生物合成的调控机制是植物科学研究的重点之一。植物激素茉莉酸类化合物(Jasmonates,JAs) 已被证明广泛参与植物次生代谢物质的代谢调控，JA对烟碱生物合成具有显著的诱导作用。