[发明专利]植物调节花色素苷合成的转录因子-MYB编码基因

说明书

技术领域

本发明涉及与植物花色素苷形成相关的酶编码基因与应用。

背景技术

转录因子也称为反式作用因子，是指能够与真核基因的顺式作用元件发生特异性相互作 用，并对转录有激活或抑制作用的DNA结合蛋白(王希庆，陈柏君，印莉萍.植物中的MYB转 录因子，生物技术通报，2003，2：22～25.)。根据与DNA结合的方式可以把TF分为两类：普遍 性转录因子(general transcription factor，GTF)和特异性转录因子(sequence-specific transcription factor)(吴乃虎.《基因工程原理》(下册)，北京：科学出版社：2001，88～97.)。GTF 能和启动子的核心序列TATA框结合，可以激活所有基因的转录，而特异性转录因子和DNA 序列上的其它调节元件结合，只能激活特定的基因。

MYB基因是最大的植物转录因子基因家族之一，它们都具有高度保守的DNA结合域 -MYB结构域。每个MYB结构域约含有50-53个氨基酸残基，其中，有3个保守的色氨 酸残基，其间隔为18-19个氨基酸，是疏水核心的重要成分，对于维持螺旋-转角-螺旋(HTH) 的构型起着非常重要的作用。MYB蛋白借助此结构插入靶DNA分子大沟与目的DNA结合， 研究表明，每一重复子的C-端螺旋是结合DNA的识别螺旋，而R3的识别螺旋特异性地与 其识别序列的核心结合，而R2的识别螺旋与核苷酸的结合专一性较差(Ogata K，Morikawa S，Ametani Y et al.Comparison of the free and DNA complexed forms of the DNA2 binding domain ofc-MYB.Nature Struct Biol，1995，2：309-320.)，有时色氨酸残基会被某个芳香族氨基 酸或疏水氨基酸所取代；植物MYB蛋白R3重复子中第一个色氨酸残基通常为苯丙氨酸(Phe) 或异亮氨酸(ILeu)所代替。

MYB相关基因的调节活性是自然界中植物着色模式多变的主要原因(Schwinn K， Venail.J，Shang Y.et al.A small family of MYB-regulatory genes controls floral pigmentation intensity and patterning in the genus Antirrhinum.Plant Cell 18：831-851.)，其中MYBR2R3家 族与类黄酮和花色素昔生物合成途径调控紧密相关。如玉米的Cl，所编码的蛋白具有一个 碱性N-端，包含2个重复结构域(R2R3)，和酸性的C-端则具有转录激活因子的特征。属于 该类转录因子还包括玉米的Cl/Pl家族与P基因，拟南芥的TT2、PAP1/PAP2，矮牵牛的 An2，金鱼草的AmMYB305，与AmMYB340，紫苏的MYB-PI(R3)。

近年来，许多类黄酮代谢途径中的转录因子基因已从拟南芥、番茄等模式植物中被克 隆出来，根据其结构特点可以分为两个转录因子家族：一类是与脊椎动物原发癌基因c-MYB 编码蛋白同源的MYB转录因子，它们都具有相似的螺旋一转角一螺旋(Helix-Turn-Helix， HTH)结构，多数MYB转录因子都具有两个相关的HTH结构，参与靶序列的结合。在每个 MYB区域中，一般都含有3个保守的色氨酸残基，其间隔18-19氨基酸，是疏水核心的重 要成分，对于维持HTH的构型起着非常重要的作用；另一类是与脊椎动物原发癌基因c-MYC 编码蛋白同源的MYC转录因子，它们具有共同的螺旋一环一螺旋(basic Helix-Loop-Helix， bHLH)结构，可与MYB转录因子相互作用，共同调节类黄酮的代谢(Gandikota M，de Kochko A，Chen L et al.Development of transgenetic rice plants expressing maize anthocyanin genes and increased blast resistance.Mol Breed，2001，7：73-83.)。