[发明专利]参与红薯中类胡萝卜素累积的IbOrange基因

说明书

技术领域

本发明涉及源自含有大量类胡萝卜素的“Shinwhangmi”甘薯的Orange基因。更具体地，本发明涉及通过控制基因表达能够提高类胡萝卜素产量的蛋白质，其是通过控制与类胡萝卜素的生物合成有关并且参与成色素细胞中的类胡萝卜素累积的基因以及编码所述蛋白质的基因完成的。

背景技术

甘薯(Ipomoea batatas L.Lam)为一种能够在相对贫瘠的土壤中种植的块根作物，其每公顷的产量高达约30吨。因此，其通常作为人类食用的食物和牲畜的饲料。特别地，在干物质中大约70％为淀粉，甘薯早已被用于获取醇的原材料，现在也是被认为作为是一种环保型的作物，其可作为一种替代能源而使用，即用于生产生物乙醇。

由于近年急剧的工业化和人口增长，世界各地的环境和粮食问题尤为突出。因此，目前人们正在积极开发能够抵抗荒漠区、污染区或寒冷区等等的极端环境条件的农业作物。特别地，为了开发具有产业优势并可在上述恶劣环境区域中种植的甘薯，目前人们正基于分子培育方法，开发具有抵抗恶劣条件的环境的转基因甘薯(Limet al.Mol Breeding 19，227-239，2007)。

根据世界卫生组织(WHO)的报道，有超过十亿的儿童患有维生素A缺乏症，由此造成每年超过50万儿童失明。β-胡萝卜素是维生素A的前体化合物。鉴于β-胡萝卜素具有的作为营养加强剂和食物援助的生理活性，关于食品中类胡萝卜素的积累代谢研究对于提高其营养价值是一个重要的研究课题。β-胡萝卜素被认为是具有较高抗氧化活性的物质，不仅因为其生理活性，而且因为其在植物自身在对抗氧化应激的防御机制中起到的关键作用。最近，人们发现，类胡萝卜素的生物合成受一种植物激素ABA的影响。因此，有必要进一步研究以确定这些抗氧化物质和环境压力间的关系。

同时，康奈尔大学(美国)的Lu等人报告指出：突变Orange基因与菜花的成色素细胞中的类胡萝卜素的累积有关(Lu S等，2006 Plant Cell.18：3594-3605，2006)。

发明详述

技术问题

本发明系针对上述需要而设计。本发明的发明人从具有高含量的类胡萝卜素的“Shinwhangmi”甘薯中克隆了Orange基因。因此，在对大肠杆菌中的重组蛋白的生成进行确认之后，本发明得以完成。

技术方案

为了解决上述问题，本发明提供了来源于甘薯的与类胡萝卜素累积相关的IbOrange蛋白。

进一步地，本发明提供编码IbOrange蛋白质的基因。

进一步地，本发明提供包含IbOrange基因的重组载体。

进一步地，本发明提供用所述重组载体转化的宿主细胞。

更进一步地，本发明提供为IbOrange基因的扩增设计的引物对。

发明效果

根据本发明，能够确定的是Orange蛋白质的表达和源于“Shinwhangmi”甘薯的Orange基因由诸如ABA、乙烯磷、茉莉酸甲酯、水杨酸等与植物干旱应激和防御机制有关的植物激素诱导。因此，可以预期的是，通过由IbOrange基因提高类胡萝卜素的含量，能够开发出不仅具有改进功能而且对环境压力具有抵抗力的植物。

附图说明

图1表示源自甘薯(“Shinwhangmi”)的Orange基因的核苷酸序列和由此推测出的氨基酸序列。下划线区域表示质粒定位信号，由942bp组成的cDNA编码由313个氨基酸组成的蛋白质。

图2表示由本发明的甘薯(Ipomoea batatas)的IbOrange基因推测出orange蛋白质的氨基酸序列，其中也记载来自其它各种植物的氨基酸序列用于比对(牵牛花、番茄、葡萄、黄豆、大豆、棉花、拟南芥、花椰菜、高粱、玉米、水稻和大麦)。

图3表示由本发明的甘薯(Ipomoea batatas)的IbOrange推断的氨基酸序列和来自其它各种植物(牵牛花、番茄、葡萄、黄豆、大豆、棉花、拟南芥、花椰菜、高粱、玉米、水稻和大麦)的Orange基因间的基因相似性关联。

图4表示由RT-PCR测定的本发明的IbOrange基因的表达类型以及各种种类的甘薯的电泳。在该图中，分别地，Ym表示“Yoolmi”，Jm表示“Shinjami”并且Hm表示“Shinwhangmi”。

图5表示由RT-PCR测定的本发明的IbOrange基因的表达类型以及甘薯的各部分的电泳。特别地，L表示叶子，S表示茎，其它包括贮藏根、须根以及厚的色素根。