[发明专利]绿盲蝽多聚半乳糖醛酸酶的基因及其应用

说明书

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及绿盲蝽多聚半乳糖醛酸酶的基因、含有该基因的表达载体的构建、该基因在宿主细胞中的蛋白表达，分离纯化及酶活性分析。 

背景技术

多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonases,PG)属于果胶酶(pectolytic enzyme or pectinase)的一种，其在应用上，具有与果胶酶相似的特性。 

果胶酶是指能够分解果胶物质的多种酶的总称，其大致分为果胶水解酶、果胶裂解酶、果胶酯酶和原果胶酶等,其中果胶水解酶又可分为多聚半乳糖醛酸酶(polygalacturonases,PG)、多聚半乳糖醛酸甲酯水解酶(polymethylgalacturonases,PMG)、阿拉伯聚糖酶、半乳聚糖酶等。 

随着对果胶及果胶酶研究的日益深入,其应用领域已逐渐拓宽.尽管如此,就果胶酶的高效、多功能特点而言,其应用尚有较大的发展空间。 

果胶是植物细胞壁的主要成分。果胶酶能分解果胶，因此凡是与裂解植物的产业，都可应用到果胶酶。具体如下： 

果胶酶的应用性研究： 

1.利用果胶酶降解植物细胞的细胞壁，可用于果蔬汁的生产,果酒的澄清等。 

2.在油料萃取方面,将果胶酶和纤维素酶、半纤维素酶结合使用,可破坏油料作物的细胞壁,便于油料的释放,从而提高萃取率、提高油料的稳定性。 

3.中药药材处理方面，可利用果胶酶生产的提取物有：银杏叶提取物、大蒜油浓缩液、蘑菇浓缩液、人参浆、当归浸膏、甘草液等。另外,在金耳多糖、香菇多糖、金针菇多糖、山楂叶总黄酮等的提取中也使用了果胶酶。利用酶类提取,不仅可提高萃取率,还可提高纯度。 

4.造纸工业中的生物制浆与纺织品的生物脱胶类似,都是通过果胶酶等酶处理降解植物纤维原料中的果胶、半纤维素及木质素,使其分散成满足造纸工业不同要求的束纤维或单纤维,以生产柔软、均一、有弹性的高品质材料。 

5.以果胶为底物生产低聚果胶PG可水解细胞壁中的果胶成分产生聚合度为10左右的寡聚半乳糖醛酸,后者是植物防御反应的诱导因子,防御作用包括产生有抗真菌活性的抗毒素,抑制蛋白合成的抑制剂等等。 

6.制造保健产品方面：酶法降解植物细胞间质中的果胶物质产生完整的单细胞悬液的过程称为浸解作用。在浸解过程中,一方面设法使内源性果胶酯酶灭活,避免细胞软化;另一方面,用外源果胶酶适度降解胞外果胶及其它成分,避免胞内物质泄漏,降低品质.该工艺常用于生产带肉果蔬汁饮料、乳制品的配料、即食的干燥土豆泥、胡萝卜泥等食品,以及芦荟、人参、越橘叶、红花等美容保健品的配料。 

7.PG可水解几丁质、几丁聚糖的B2(1,4)2糖苷键,得到水溶性寡糖。这类低分子寡糖具有多方面的生理功能,如抗肿瘤、抗菌、增强免疫机能,改善肠道微生物区系的分布,刺激有益菌的生长等。 

多聚半乳糖醛酸酶具有分解果胶的作用，刺吸性昆虫（如绿盲蝽）损失植物时，主要是唾液腺蛋白中的多聚半乳糖醛酸酶分解植物细胞壁的果胶，造成植物细胞壁的损失，还能引起植物致病菌的侵染。 

在植食性刺吸式昆虫,是指具有刺吸式器，靠吸食植物汁液为生的昆虫。一般集中在同翅目和半翅目植食性昆虫，是粮食作物、蔬菜和观赏植物的主要害虫之一。 

盲蝽是一类刺吸式害虫，行动活泼，颇善飞翔。多数类群为植食性，寄主广泛，包括被子植物、针叶树和蕨类。除取食植物的叶片外，尤其喜食花、蕾、果实等繁殖器官。世界已知盲蝽近万种，世界各大动物区均有分布。盲蝽对棉花及牧草苜蓿的危害较严重，但同时危害蔬菜。 

在美国为害严重的盲蝽主要有3种:美国牧草盲蝽Lygus lineolaris (Palisot de Beauvois)，豆荚草盲蝽Lygus hesperus Knight及苜蓿盲蝽Adelphocoris lineolatus (Goeze)。其中牧草盲蝽和豆荚草盲蝽为同属，分别广泛分布于落基山脉的东部和西部。美国牧草盲蝽是北美分布最广本土盲蝽，为害广泛，寄主植物达到328种，其中130种是重要的经济作物，包括棉花、苜蓿、树苗、草莓及番茄等。豆荚草盲蝽是加利福尼亚棉田重要害虫，主要取食植物上部和端部的果实部分，尤其喜食花芽。苜蓿盲蝽，古北区种，欧亚大陆的外来入侵种，危害美国东部加拿大的牧草等。尽管这3种盲蝽在牧草上只是偶尔会达到很高水平，但当苜蓿被收割后，牧草盲蝽和豆荚草盲蝽会转移到附近其他蔬菜和水果上危害，给农作物带来巨大损失)。