[发明专利]一种珠子参法呢基焦磷酸合酶基因及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，主要涉及珠子参中法呢基焦磷酸合酶(Farnesyl diphosphat e synthase，FPS)基因的克隆和应用。

背景技术

珠子参(Panax japonicus C.A.Mey.var.major(Burk.)C.Y.Wu et K.M.Feng)属于五加科人参属(Panax L.)植物，珠子参又名扣子七、纽子七、珠儿参，系五加科植物珠子参(Pa nax japonicus C.A.Mey.var.major(Burk.)C.Y.Wu et K.M.Feng)或羽叶三七(Panax japoni cus C.A.Mey.var.bipinnatifidus(Seem)C,Y,Wu et K,M,Feng)的干燥串珠状根茎。珠子参是中药药典收载品种，主要分布在我国陕西、四川、湖北、云南等省。具有补肺、养阴、活络、止血的功效，用于气阴两虚、烦热口渴、虚劳咳嗽、跌扑损伤、关节疼痛、咳血、吐血、外伤出血等功效。其主要活性成分为达玛烷型四环三萜类皂苷化合物，现代研究表明达玛烷型四环三萜类皂苷化合物具有较高的生理活性，因此本专利通过研究珠子参中活性成分达玛烷型四环三萜皂苷生物合成的途径及其调控的分子机制，找出其中的关键酶，实现其基因的定位、克隆及高效表达，在分子水平上对三萜皂苷生物合成进行人工调控，进一步实现珠子参中达玛烷型四环三萜皂苷类化合物的生产提供研究基础。

珠子参的达玛烷型四环三萜类皂苷化合物来自于异戊二烯途径，法呢基焦磷酸合酶(F arnesyl diphosphate synthase，FPS)基因在三萜类皂苷的生物合成途径中起着重要的作用。FPS是一种异戊烯基转移酶，是类异戊二烯途径的一个关键酶，它催化五碳原子的异戊烯基焦磷酸(IPP)和二甲基丙烯焦磷酸(DMAPP)以1-4头尾连续缩合反应，先形成10个碳的牻牛儿基焦磷酸(GGPP)，然后与另一分子异戊烯焦磷酸缩合，形成15碳的法呢基焦磷酸(FPP)。FPP是植物体内甾体、皂苷、多萜醇、倍半萜等许多萜类衍生物质的合成前体，其合成直接关系珠子参中三萜类皂苷的含量，目前，FPS被公认为是三萜类化合物生物合成途径中的关键酶之一。

迄今为止，关于珠子参活性成分代谢途径的生物合成演尚属空白，珠子参中法呢基焦磷酸合酶(Farnesyl diphosphate synthase，FPS)基因的克隆研究也未见相关报道。本专利首次利用第二代Solexa HiSeq2000进行珠子参全株的转录组测序及De novo拼接。分析找到珠子参中编码法呢基焦磷酸合酶的候选基因并进行体外克隆表达，验证其功能。为进一步了解该酶在珠子参植物体内基因表达、功能与作用机制奠定了研究基础。

在本发明被公布之前，尚未有任何公开报道过本专利申请中所提及的珠子参法呢基焦磷酸合酶基因及其氨基酸序列，此基因编码的酶在珠子参中三萜皂苷化合物的生物合成的过程中有重要的作用，本研究认为体外克隆该基因是利用基因工程方法和技术来调控珠子参中三萜皂苷化合物生物合成的关键点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种珠子参法呢基焦磷酸合酶(zzsFPS)基因，其序列为SEQ ID NO.1所示。该基因在三萜类皂苷的生物合成途径中起着重要的作用，是类异戊二烯途径的一个关键酶，能催化IPP和DMAPP缩合形成GGPP，然后再与异戊烯焦磷酸缩合形成FPP，而FPP是植物体内甾体、皂苷、多萜醇、倍半萜等许多萜类衍生物质的合成前体，其合成直接关系珠子参中三萜类皂苷化合物的含量。

本发明的第二个目的是提供一种珠子参法呢基焦磷酸合酶(zzsFPS)基因编码的蛋白质，其序列为SEQ ID NO.2所示。

本发明的最后一个目的在于提供一种珠子参法呢基焦磷酸合酶(zzsFPS)基因提高人参属三萜皂苷含量中的的应用。在提高珠子参中三萜皂苷化合物含量的应用，通过农杆菌介导的遗传转化将其导入到珠子参中，可提高三萜皂苷化合物的含量

为了达到上述目的，本发明采取以下技术措施：

一种珠子参法呢基焦磷酸合酶(zzsFPS)基因(以下称为zzsFPS基因)，其制备方法如下：