[发明专利]利用编码花色苷3＇位芳香族酰基转移酶的基因的花色苷色素稳定化和蓝化方法

说明书

技术领域

本发明涉及下述使花色苷变得更蓝且更稳定的方法，其利用使芳香族酰基转移到花色苷3′位上的酶或编码该酶的基因，其可在花色苷色素的改变和稳定化、进而在花色的改变和稳定化上得到利用。更具体而言，涉及利用来自以龙胆(Gentiana triflora var.japonica)为代表的植物的花色苷3′位芳香族酰基转移酶或编码该酶的cDNA使花色呈现蓝色并稳定化的方法。

此外，本发明还涉及下述使花色苷变得更蓝且更稳定的方法，其利用具有使芳香族酰基转移到花色苷多个位置糖上的活性的单一酶或编码该酶的基因，其可在花色苷色素的改变和稳定化、进而在花色的改变和稳定化上得到利用。

背景技术

花卉产业致力于各种新品种的开发。改变花色作为培育新品种的有效方法之一，利用传统的育种方法，几乎在所有的商业品种中均培育出呈现各种花色的品种。但是，在以往的育种方法中，因各个种的基因库受到限制，所以单一种具有广泛花色品种的情况很罕见。

花色主要来源于两类色素，即：类黄酮和类胡萝卜素。类黄酮主要呈现从黄色到红色或蓝色的较广范围花色，而类胡萝卜素主要呈现橙色或黄色的色调。类黄酮中主要控制花色的是总称为花色苷的一类化合物。花色苷的发色团是花色素，主要的花色素有花葵素、花青素、花翠素。已知植物中存在多种花色苷，其多样性是花色多样性的原因之一。已鉴定出数百种花色苷的结构，几乎所有花色苷的3位羟基均被糖修饰(Harbone，in The Flavonoids：565，1986)。

关于花色苷的生物合成途径，到3位糖苷化合物的生物合成为止，在几乎所有的种子植物中均相同(Holton et al.，Plant Cell7：1071，1995)，之后，进行种和品种特异性糖苷化、酰化、甲基化等各种修饰。品种的修饰类型的不同是花色苷多样性即花色五颜六色的原因之一。通常，修饰花色苷的芳香族酰基越多，花色苷越稳定、越蓝(Harbone，in The Flavonoids：565，1986；齐藤规夫，蛋白质核酸酶(日文原文：蛋白質核酸酵素)47：202，2002)。此外，上述花色苷与金属的复合物的形成、黄酮醇和黄酮等类黄酮化合物的共色效应(co-pigmentation)、局部存在花色苷的液泡的pH等均对花色产生影响(Forkmann，Plant Breeding 106：1，1991)。

关于包含花色素的类黄酮的生物合成，正处于详细研究阶段。参与花色苷合成的酶的基因已全部被克隆，它们的转录因子的基因也已获得。因此，通过人为改变这些基因的表达，可以改变花中积累的类黄酮的结构和量，改变花色。

通过分子生物学方法和向植物导入基因来改变花色苷结构、改变花色的例子已见诸报道(Forkmann G & Martens S(2001).Curr Opin.Biotechnolgy，12：155-160 Tanaka Y & Mason J(2003)In：SinghRP & Jaiwal PK(ed.)Plant genetic engineering.pp 361-385.SCItech publishing，Houston)。

作为使花色呈现蓝色的方法之一，可以考虑增加花色苷B环的羟基数。催化花色苷3′位羟化反应的酶(类黄酮3′-羟化酶：F3′H)和催化花色苷3′位和5′位羟化反应的酶(类黄酮3′，5′-羟化酶：F3′5′H)在改变花色上很重要。大体而言，花葵素(B环有一个羟基)多存在于橙色到红色的花中，花青素(B环有两个羟基)多存在于红色到深红色的花中，花翠素(B环有三个羟基)多存在于紫色到蓝色的花中。多数情况下，没有紫色到蓝色品种的植物种欠缺产生花翠素的能力，其代表例子有月季、菊花、康乃馨。

对从上述植物中通过生物工程培育紫色到蓝色的品种，一直以来备受关注。实际上，通过使产生花翠素所必须的F3′5′H基因表达，已培育出花色呈蓝紫色的康乃馨(Tanaka Y & Mason J(2003)In：SinghRP & Jaiwal PK(ed.)Plant genetic engineering.pp 361-385.SCItech publishing，Houston)，虽然可在花瓣中产生花翠素，但花色并非纯蓝色。即，为了使花色呈现纯正的蓝色，仅导入F3′5′H基因并不充分，还需进一步研究。