[发明专利]参与西瓜葫芦素E合成的基因簇及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及基因工程及分子生物学领域，具体地说，涉及参与西瓜葫芦素E合成的基因簇及其应用。

背景技术

西瓜的苦味是由一类称为葫芦素E的三萜化合物导致的。西瓜果实中积累葫芦素E会严重影响西瓜的口感及品质。前期研究利用基因组学、分子生物学、生物化学等手段揭示了由9个基因参与的黄瓜苦味物质葫芦素C的合成途径，其中包括1个氧化角鲨烯环化酶Bi，7个细胞色素P450基因和1个乙酰基转移酶基因，并利用生物化学方法完全阐明了四步反应，其对于葫芦科植物中其他类型的葫芦素生物合成路径的研究具有重要的指导意义，也为植物中其他三萜化合物的通路解析提供了新思路。葫芦素具有抗虫作用，并且医学研究证明葫芦素能够抑制多种癌细胞生长，目前葫芦素主要从植物中提取获得，不能通过异源生物合成。而西瓜中参与葫芦素E生物合成的基因还没有被克隆，葫芦素E生物合成路径的解析将为开发新型抗癌药物提供基础。

发明内容

本发明的目的是提供参与西瓜葫芦素E合成的基因簇及其应用。

为了实现本发明目的，本发明提供参与西瓜葫芦素E合成的蛋白，包括Cla007077、Cla007078、Cla007079、Cla007080、Cla007081、Cla007082、Cla008354和Cla008355，它们的氨基酸序列分别如SEQIDNo.1-8所示。

本发明还提供参与西瓜葫芦素E合成的基因簇，所述基因簇由以下8个基因组成，Cla007077、Cla007078、Cla007079、Cla007080、Cla007081、Cla007082、Cla008354和Cla008355，它们的核苷酸序列分别如SEQIDNo.10-17所示。

本发明还提供含有所述参与西瓜葫芦素E合成的基因簇的载体、工程菌及宿主细胞。

本发明还提供所述参与西瓜葫芦素E合成的基因簇在调控西瓜苦味合成中的应用。

本发明还提供所述参与西瓜葫芦素E合成的基因簇在调控葫芦素体外合成中的应用。

本发明还提供所述参与西瓜葫芦素E合成的基因簇在无苦味西瓜分子育种中的应用。

前期研究中利用基因组学、分子生物学、生物化学等手段揭示了由9个基因参与的黄瓜苦味物质葫芦素C的合成途径，以此为基础，通过将西瓜中的环化酶基因与黄瓜中的氧化角鲨烯环化酶基因Bi进行进化树分析，找到了一个与黄瓜Bi基因同源性最高的基因Cla007080(Bi)，利用酵母表达体系证明了该基因编码葫芦二烯醇合成酶，是葫芦素合成的关键酶。葫芦二烯醇还需要进一步被氧化和乙酰化才能生成葫芦素。为了解析葫芦素E合成的其他步骤，利用比较基因组学方法在西瓜基因组中找到了一个类似于黄瓜葫芦素C合成的基因簇：由6个P450基因(Cla007077、Cla007078、Cla007079、Cla007082、Cla008354和Cla008355)、1个乙酰转移酶基因(Cla007081)和1个Bi基因(Cla007080)组成。这8个基因在西瓜各个组织中的表达状态非常相似，只在根中大量表达。此外，除了基因Cla008354和Cla008355以外，其他基因与Bi基因均位于6号染色体57kb的范围内，形成一个类似基因簇的结构。目前，以基因簇的形式参与重要次生代谢产物合成在高等植物中被广泛发现，因此推测这8个候选基因很可能参与了葫芦素E的合成。