[发明专利]一种降低烟草尼古丁含量的基因及应用

说明书

技术领域

本发明涉及烟草尼古丁的合成及调控相关基因，特别涉及调控烟草尼古丁合成的基因在降低烟草尼古丁含量方面的应用。

背景技术

吸烟严重危害人的身体健康，因而如何减少吸烟的危害已成为各国政府、医学专家、植物学家倾力关注、研究的课题之一。许多世界顶级烟草公司投入巨资对烟草次生代谢物的代谢途径、调控机制进行研究。尼古丁是一种吡啶类生物碱，主要存在于茄科烟草属（Nicotiana）植物中，是烟草体内的一种重要的次生代谢产物。目前对尼古丁生物合成的研究主要集中在克隆其代谢相关的酶并分析其生理和生化特性方面。尼古丁是在植物的根部形成并经过木质部转运到叶片沉积下来。尼古丁合成的前体是基本的氨基酸：精氨酸和鸟氨酸以及天门冬氨酸。它们经一系列的代谢合成途径中的关键酶PMT，QPT和MPO等催化最终生成尼古丁（Chintapakorn and Hamill,2003.Antisense-mediated down-regulation of putrescine N-methyltransferase activity in transgenic Nicotiana tabacum L.can lead to elevated levels of anatabine at the expense of nicotine.Plant Molecular Biology 53:87-105.）。

尼古丁生物合成受多种因素的调控，发育调控的激素信号就是很重要的一类。茉莉素（JAs）是茉莉酸及其衍生物的统称，是植物体内起全局调控作用的植物生长调节物质，广泛分布于植物的幼嫩组织、花和发育的生殖器官中。并且在植物受到生物胁迫和非生物胁迫时，JAs还能改变细胞内基因表达和介导植物的防御反应。研究证明尼古丁代谢途径上的关键酶，如MPT，QPT和MPO均受植物伤诱导激素-茉莉素的诱导而表达，从而形成尼古丁。自1962年发现茉莉酸至今，人们对茉莉酸的合成途径已经非常了解，但对茉莉素的信号传导途径及其调控植物的生长发育和应激反应的分子机制并不清楚。

2007年三个课题组相继报道在拟南芥中发现了一类新的转录抑制调节子，被命名为茉莉素ZIM结构域蛋白家族（简称JAZ蛋白）。它通过抑制茉莉素响应基因的表达而发挥其生理功能（Chini et al.,2007.The JAZ family of repressors is the missing link in jasmonate signalling.Nature 448:U664-U664;Thines et al.,2007.JAZ repressor proteins are targets of the SCFCO11complex during jasmonate signalling.Nature 448:U661-U662.;Yan et al.,2007.A Downstream Mediator in the Growth Repression Limb ofthe Jasmonate Pathway.Plant Cell 19,2470-2483.）。当没有茉莉素时，JAZ蛋白的C-端结合在MYC2转录因子的N-端，抑制茉莉素诱导基因的表达；当植物体内有茉莉素存在时，JAZ蛋白同SCF^COI1复合物相互作用，从而导致JAZ蛋白的聚泛素化而被26S蛋白酶体降解，释放出MYC2转录因子激活茉莉素诱导基因的表达。