[发明专利]小麦法呢基焦磷酸合酶TaFPS基因突变体及创制方法

说明书

本发明提供了小麦法呢基焦磷酸合酶TaFPS基因突变体及其创制方法。本发明通过改变小麦法呢基焦磷酸合酶基因TaFPS中特定氨基酸密码子来提高或降低其编码酶的催化活性。从克隆的小麦品种“济麦22”的野生型法呢基焦磷酸合酶基因，创制了小麦法呢基焦磷酸合酶基因TaFPS的8个基因突变体，并获得了相关酶对底物二甲基丙烯焦磷酸（DMAPP）、异戊烯焦磷酸（IPP）和牻牛儿基焦磷酸（GPP）的酶动力学参数，证明通过对小麦法呢基焦磷酸合酶基因特定氨基酸密码子的改变，能够显著提高或降低酶的催化活性。

技术领域

本发明属于植物分子生物学领域，具体涉及小麦法呢基焦磷酸合酶TaFPS基因突变体及其创制方法。

背景技术

定点突变是指在目的DNA 片段的指定位点引入特定的碱基对，从而改变其编码的氨基酸序列的技术。它是研究蛋白质结构与功能之间的复杂关系的强有力的工具，也是实验室常用的基因改造的手段。对某个已知的基因的特定碱基进行定点改造、缺失、或者插入，可以改变对应氨基酸序列和蛋白质的结构和功能特征，有助于了解蛋白质结构和功能的关系。

类异戊二烯物质是维持植物生长发育、光合作用、电子传递、应对环境胁迫等所必需的重要物质。该类物质可作为光合色素（如叶绿素、类胡萝卜素）、生长物质和植物激素（如细胞分裂素、脱落酸、赤霉素和油菜素内酯）、膜结构的一部分如谷甾醇、电子传递受体如质体醌、作为葡萄糖基化反应中葡萄糖的受体如多萜醇，并能调控细胞的生长（如异戊烯基蛋白，细胞分裂素）。此外，很多植物类异戊二烯还具有重要的商业价值如橡胶、食物香料、饮料、维生素A、D、E以及天然杀虫剂如除虫菊素等。

类异戊二烯物质的生物合成主要由甲羟戊酸途径中的一系列酶酶促合成的，法呢基焦磷酸合酶（FPS;EC2.5.1.1/EC2.5.1.10）是该代谢途径中分支点的关键酶，通过类异戊二烯1'-4顺序缩合的方式催化异戊烯焦磷酸（IPP）和二甲基丙烯焦磷酸（DMAPP），首先形成牻牛儿基焦磷酸（GPP），然后与另一分子异戊烯焦磷酸缩合形成一个多分支点的、特别重要的中间产物法呢基焦磷酸（FPP），是控制整个代谢途径的限速酶之一。目前已分别从拟南芥（Arabidopsis thaliana）、水稻（Oryzasativa）、玉米（Zea mays）、高粱（Sorghum bicolor）、橡胶（Hevea brasiliensis）、小麦（T. aestivum）等40余种植物中分离克隆了法呢基焦磷酸合酶基因，在本发明申请之前，还没有公开或发表过关于从小麦品种济麦22克隆法呢基焦磷酸合酶基因TaFPS并创制其基因突变体、突变体蛋白酶的原核基因表达及纯化、突变体酶动力学参数研究等资料信息。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了小麦法呢基焦磷酸合酶TaFPS基因突变体及其创制方法。

本发明的目的是提供小麦法呢基焦磷酸合酶TaFPS基因突变体及其创制方法，可以高效获得小麦法呢基焦磷酸合酶TaFPS基因突变体，便于改善小麦等作物的农艺性状，提高产量，并可以进行分子生物学的基础研究。

本发明的技术方案如下：

本发明提供的小麦法呢基焦磷酸合酶TaFPS基因突变体创制方法，按照下述方法定点突变而成：将小麦法呢基焦磷酸合酶基因TaFPS保守区中和非保守区与其它植物不同的氨基酸序列对应的DNA序列定点突变。

优选的，所述小麦法呢基焦磷酸合酶基因TaFPS保守区中第60C、100Y、174L和250F，以及非保守区第278L和295E位置的氨基酸，分别突变为60S、60F、60L、100F、174M、250Y、278H和295D。

更优选的，所述小麦法呢基焦磷酸合酶TaFPS突变体的上下游引物分别为：