[发明专利]枸杞紫黄质脱环氧化酶基因及提高植物抗胁迫能力的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种枸杞紫黄质脱环氧化酶基因及在提高植物抗胁迫能力应用，具体为枸杞紫黄质脱环氧化酶基因及包括该基因的重组载体及应用，包括枸杞（Lycium chinense Miller）紫黄质脱环氧化酶（violaxanthin de-epoxidase）LmVDE基因的克隆，属于分子生物学和生物技术领域。

背景技术

紫黄质循环是类胡萝卜素合成途径的一部分。类胡萝卜素广泛存在于植物、一些光合细菌以及藻类中，它主要包括胡萝卜素(carotenes)和叶黄素(xanthophylls)两大类。前者有α-胡萝卜素和β-胡萝卜素。叶黄素则是胡萝卜素的氧化衍生物，它包括V（violaxanthin）、A（antheraxanthin）、Z（zeaxanthin）、新黄素(neoxanthin)、lutein以及loroxanthin等。紫黄质循环，主要由三个组分即 V、A、Z、紫黄质脱环氧化酶（violaxanthin de-epoxidase，VDE）和玉米黄质环氧化酶（zeaxanthin epoxidase，ZE）参与 。紫黄质脱环氧化酶是紫黄质循环的关键酶，在强光下可以迅速将V转化为A和Z，从而增加紫黄质循环中各色素的总含量。

紫黄质循环存在于所有的高等植物中，是植物在长期进化过程中所保存下来的一种代谢过程，它具有多方面的功能，其中依赖于紫黄质循环的热耗散是最主要的功能（Gilmore，1997；Horton，l996；Mu11er，2001）。在正常情况下，PSII 中吸收光能的 10%会形成³Chl*，叶黄素可以消耗³Chl*的能量，在分离的 LHCII中，植物叶片所吸收的光能中大部分是通过热耗散途径使³Chl*去激发转变为热能消耗到体外。高等植物光合机构中，以 NPQ 表示的热耗散强度与 Z+A 的含量成正相关，Z(包括 A)在耗散过多的激发能中起着非常重要的作用（Demmig-Adams，l996；Gi1more，l997）。

此外紫黄质循环还有稳定类囊体膜结构等功能，用紫外线照射使膜脂发生氧化，L 和 Z都能够防止膜脂的氧化，但 Z的保护能力比 L 强，这可能与它们和膜脂的组织状态有关(Sujak et al，1999)。已经有一些实验证明多种叶黄素对活性氧的猝灭作用(Havaux et al，1998)。

紫黄质（V）、花药黄质（A）、玉米黄质（Z）作为类胡萝卜素的重要组成色素，也是某些信号分子的前体物质，对植物的生长、清除体内自由基、延缓机体衰老有重要作用。同时将紫黄质脱环氧化酶基因转入植物中，可提高植物的抗强光、抗紫外等抗逆能力，对改良环境有重要作用。随着对类胡萝卜素代谢途径相关机制及功能研究的深入，其应用前景会越来越广阔。

发明内容

本发明的目的在于提供一种枸杞紫黄质脱环氧化酶基因及该基因编码的蛋白质。 

本发明的第二个目的是提供含有该基因的重组载体和宿主细胞。 

本发明的另一个目的在于提供该基因的用途。

本发明提供了一种枸杞紫黄质脱环氧化酶基因LmVDE，如序列表中SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列构成。

本发明提供了一种上述枸杞紫黄质脱环氧化酶基因LmVDE编码的蛋白质，如序列表中SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列的蛋白质。

本发明提供了一种上述枸杞紫黄质脱环氧化酶基因LmVDE重组克隆载体pMD18-T-LmVDE。

含有上述的枸杞紫黄质脱环氧化酶基因LmVDE的重组载体，这些重组载体包括质粒。

所述的质粒表达载体大肠杆菌表达载体pET28a-LmVDE。

含有上述枸杞紫黄质脱环氧化酶基因LmVDE完整编码阅读框序列的宿主细胞，如含有上述重组载体的宿主细胞也属于本发明的保护范围。 

所述的宿主细胞选自大肠杆菌细胞。 

本发明提供了一种含有LmVDE基因工程菌。

上述枸杞紫黄质脱环氧化酶基因LmVDE的应用包括该LmVDE基因编码的蛋白在大肠杆菌中的应用；

本发明提供的一种枸杞紫黄质脱环氧化酶基因LmVDE，如序列表中SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列，还包括所示的核苷酸序列添加、取代、插入或缺失一个或多个核苷酸的70%以上同源序列或者其等位基因及其衍生的核苷酸序列。