[发明专利]GmbHLH转录因子在促进大豆异黄酮合成中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及植物基因工程领域，具体涉及一种大豆bHLH转录因子及其编码基因在转基因大豆组织中提高大豆异黄酮含量水平的应用。

背景技术

异黄酮作为豆科植物中特有的一种次级代谢产物,在植物体内起到植保素的作用,特别是在植物抗外来真菌入侵方面起到重要的保护作用。与此同时，异黄酮作为人类雌激素的类似物在促进人类健康方面也起到了重要作用。近些年对于描述异黄酮在生物学及医学方面的文章屡见不鲜，主要阐述了异黄酮在促进人体健康和预防疾病方面的作用。这些内容大多集中在：异黄酮平衡女性雌激素水平，预防和治疗女性更年期并发症；调节心血管系统，改善心肌缺血，降低血固醇类物质含量；防癌和抗癌的功效，特别是降低乳腺癌的功能；另外，异黄酮还有预防老年痴呆和骨病等疗效。

随着我国人民生活水平的普遍改善，人们在提高生活质量方面的投入更多，特别是增加了对于家庭身体健康方面开支。另一方面，我国老年人口比例也在逐步增加，这使得健康方面支出占总财政方面支出的比例进一步增大。随着人们对科学技术和知识更深入和全面的了解，像是异黄酮制剂作为保健品已能够被人们接受。异黄酮能够预防和治疗一些多发的顽固性疾病，并且具有很好的疗效，因此对其的消费需求也随之增加。大豆作为当前世界主要的经济作物之一，也是大豆异黄酮(soybeanisoflavone)主要分离提取来源。所以，提高大豆植株的异黄酮含量具有很高的经济及社会价值。

植物的转录因子一般定位在植物的细胞核内，通过结合特定的DNA序列，调节下游基因的表达，有时会起到调控同一代谢通路的作用，从而使这一代谢通路的下游产物能够大量积累。植物苯丙氨酸代谢主要分为前期代谢过程和后期代谢过程，在早期代谢过程中，即在查儿酮异构酶CHI的作用下生成4’,5’,7’-三羟基黄烷酮，该物质将成为多种酶作用底物，一方面在黄烷酮-3羟化酶(F3H)及二氢还原酶(DFR)作用下生成花青素，另一方面在异黄酮合成酶(IFS)及2-羟基异黄烷酮脱水酶(HID)作用下合成异黄酮。所以，抑制花青素合成相关基因的表达，能够促使底物向异黄酮合成方向流动。Xie(2013)的研究指出，过量表达AtbHLH3转录因子能降低拟南芥花青素的合成代谢。

目前，转基因方法是提高作物品质及产量的重要手段。由于传统育种对于作物产量的提高程度有限，并且新品种的的培育时间漫长，阻碍了农业产业的发展与进步，同时造成大量投入的浪费。转基因方法很好的解决了这一问题，缩短了育种期限，并且大幅提高作物的目的性状。但是，转基因的安全问题也受到了广泛关注。为了解决转基因安全问题，一方面是加紧完善审查制度，另一方面是加紧研究导入的外源基因对于转基因作物内部代谢产物的影响，及自身蛋白的毒性研究。目前，内源基因的过表达能够在一定程度上解决转基因作物所遇到的安全问题。内源基因是来自于作物本身，通过内源基因过量表达提高相应的植物性状，从而大大降低外源基因导入造成的产生不明代谢产物的隐患，也便于基因自身研究工作的开展。

发明内容

本发明提供一种GmbHLH转录因子在促进大豆异黄酮合成中的应用，以解决基因代谢产物的安全隐患问题。

GmbHLH转录因子在促进大豆异黄酮合成中的应用。

所述的GmbHLH转录因子，其特征在于其氨基酸序列如SEQ ID No.2所述。

编码所述的大豆bHLH转录因子的基因，其特征在于其核苷酸序列如SEQ ID No.1所述。

一种重组载体，利用植物表达载体pCAMBIA3301H，将克隆得到的GmbHLH3a转录因子开放阅读框的部分构建成为重组载体pCAMBIA3301H-GmbHLH3a，所述pCAMBIA3301H载体中含有35s启动子。

本发明所提供的提高大豆异黄酮含量的bHLH转录因子来源于吉林32大豆品种，bHLH转录因子基因命名为GmbHLH3a。

SEQ ID No.1由1515个碱基组成；SEQ ID No.2由504个氨基酸残基组成，自氨基端的第51至227位氨基酸残基含一个bHLH-MYC_N结构域和358至407位氨基酸残基含一个HLH结构域，通过比对和预测得知这两个结构域属于MYC类转录因子家族成员；含有一个核定位信号：自氨基端的第342至343位氨基酸残基。