[发明专利]麻疯树八氢番茄红素合成酶基因序列及在植物中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及分子生物学、基因工程技术领域。具体地，本发明涉及一种在麻 疯树中表达JcPSY蛋白(麻疯树八氢番茄红素合成酶，Jatropha curcas phytoene synthase，JcPSY)及其核酸序列。

背景技术

已知，β-胡萝卜素(β-Carotene)的生物合成主要发生于高等植物、藻类、 真菌和细菌体内，动物体内不能从头合成β-胡萝卜素。β-胡萝卜素是维生素A (Vitamin A)的前体，在人体内可根据需要转化为维生素A。它具有营养、着色的 双重作用，是联合国粮农组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)食品添加剂联合专 家委员会认定的A类优秀有营养的食品添加剂(food additives)。近年来，越 来越多的医学研究表明，β-胡萝卜素可抗多种癌症，特别是可降低肺癌发病率。 β-胡萝卜素在淬灭自由基，增强人体免疫力，预防心血管疾病等保护人类健康方 面起着重要的作用。番茄红素是类胡萝卜素中结构最为简单的主要色素，实验证 明，番茄红素的摄入有利于降低前列腺癌的发病几率，保护心血管，降低紫外线 对人类皮肤伤害等多种用途。八氢番茄红素合成酶是催化类胡萝卜素生物合成的 一个特异性酶，它将两分子的牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸(GGPP)催化合成第一个 类胡萝卜素-八氢番茄红素。研究表明八氢番茄红素合成酶基因是类胡萝卜素生物 合成途径中的限速酶，这在番茄果实中被证实。Fray等将番茄中的八氢番茄红素 合成酶(PSY)基因反义导入番茄中，结果得到的转基因植株中类胡萝卜素含量显 著降低(Fray RG，等。Constitutive expression of a fruit phytoene synthase gene in transgenic tomatoes causes dwarfism by redirecting metabolites from the gibberellin pathway.Plant J，1995，8(5)：693-701)。在番茄、 油菜、拟南芥和马铃薯中过量表达八氢番茄红素合成酶，相应组织中积累类胡萝 卜素的水平显著提高，在番茄果实中β-胡萝卜素提高了1.9倍，拟南芥种子中平 均提高43倍，油菜种子中提高50倍，马铃薯块茎中提高8倍。催化类胡萝卜素 代谢途径第一步反应的八氢番茄红素合成酶PSY是这一代谢途径的关键调节酶， 而由GGPP生成八氢番茄红素这一步骤已成为类胡萝卜素代谢途径的“瓶颈”。因 此，PSY基因现已成为植物类胡萝卜素遗传工程中的首选目的基因(朱长甫，等. 植物类胡萝卜素生物合成及其相关基因在基因工程中的应用.植物生理与分子生 物学学报，2004，30(6)：609-618)。在本发明被公布之前，尚未有任何公开或报 道过本专利申请中提及的编码麻疯树八氢番茄红素合成酶的cDNA序列。本发明 中有关麻疯树八氢番茄红素基因的克隆以及功能研究受到国家自然科学基金 (30771745)资助。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种新的麻疯树PSY基因，该基因是一个麻疯树PSY 蛋白基因。

本发明的第二目的是提供一种新的麻疯树PSY蛋白。

本发明的第三目的是提供一种利用重组技术制备上述新的麻疯树PSY蛋白和 核酸序列的方法。

在本发明的一个方面，提供了一种分离出的DNA分子，该分子包括：编码具 有麻疯树PSY蛋白质活性的多肽的核苷酸序列，所述的核苷酸序列与SEQ ID NO.1 中从核苷酸第78-1364位DNA分子的核苷酸序列有至少70％的同源性；或者所述 的核苷酸序列能在中度严紧条件下与SEQ ID NO.1中从核苷酸第78-1364位的核 苷酸序列杂交。较佳地，所述的序列编码具有SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列的 多肽。更佳地，所述的序列具有SEQ ID NO.1中从核苷酸第78-1364位的核苷酸 序列。

在本发明的另一方面，提供了一种分离出的麻疯树PSY蛋白质多肽，它包括： 具有SEQ ID NO.2氨基酸序列的多肽、或其保守性变异多肽、或其活性片段，或 其活性衍生物。较佳地，该多肽是具有SEQ ID NO.2序列的多肽。

在本发明的另一方面，还提供了一种载体，它包含上述的DNA分子。

在本发明的另一方面，还提供了一种用上述载体转化的宿主细胞。在实例中 该宿主细胞是酵母细胞、烟草和其它植物细胞。