[发明专利]颠茄WRKY类转录因子基因及其重组植物表达载体和应用

说明书

本发明涉及一种颠茄WRKY类转录因子基因及其重组植物表达载体和应用，该基因对东莨菪碱生物合成途径特有基因启动子的激活作用，其核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示，所编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示，本发明中AbWRKY1基因通过在颠茄中过量表达AbWRKY1基因，提高颠茄毛状根中东莨菪碱含量，因此该基因可以应用于颠茄品质改良，可提高颠茄中东莨菪碱的含量。

技术领域

本发明属于生物技术领域，涉及颠茄WRKY类转录因子，还涉及含有颠茄WRKY类转录因子基因的重组植物表达载体和在提高颠茄生物碱中的应用。

背景技术

托品烷类生物碱(tropane alkaloids,TAs)是一类具有巨大医疗价值的抗胆碱药物，广泛用于麻醉、镇痛、止咳、平喘和抗晕动病，也用于控制帕金森病的僵直和震颤。临床上常用的是莨菪碱(hyoscyamine)和东莨菪碱(scopolamine)，两者的市场需求均十分巨大，其中以东莨菪碱毒副作用更弱，药效更强，价格也更昂贵。目前TAs都是从少数茄科TAs资源植物中提取，包括颠茄(Atropa belladonna)、曼陀罗(Datura stramonium)和莨菪(Hyoscyamus niger)，颠茄是东莨菪碱和莨菪碱最主要的商业栽培药源，也是药典收录的TAs药源植物。野生颠茄植株中莨菪碱质量分数为0.02％～0.17％(干重)，东莨菪碱含量极低，仅为干重的0.01％～0.08％。因此，培育东莨菪碱高产颠茄一直是该行业长期追求的目标。

大部分植物次生代谢产物其在天然植物中的含量极低，而使用化学合成的方法，工艺流程复杂、成本太高，并且还有许多植物次生代谢产物的生物合成途径不清晰，无法实现化学全合成。因此，研究人员开始探索其他的提高植物次生代谢产物含量的方法。而转录因子通常可以调控某个植物次生代谢产物生物合成途径上的多个酶基因的表达，从而调控该次生代谢产物的生物合成量。在长春花和青蒿中已有研究报道，WRKY类转录因子可以调控长春新碱和青蒿素合成途径特有基因的表达，从而调控长春新碱和青蒿素的生物合成。因此，克隆能调控托品烷类生物合成途径特有基因表达的转录因子，对于改良并提高颠茄中东莨菪碱的含量具有重要的意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种颠茄WRKY类转录因子基因，该基因能够调控颠茄中东莨菪碱合成基因；本发明的目的之二在于提供含有颠茄WRKY类转录因子基因的重组植物表达载体；本发明的目的之三在于提供所述颠茄WRKY类转录因子基因或所述重组植物表达载体在提高颠茄生物碱含量中的应用；本发明的目的之四在于提供一种提高颠茄生物碱含量的方法，利用转基因技术将颠茄WRKY1转录因子超表达载体遗传转化颠茄能够提高颠茄毛状根中东莨菪碱的含量。含量与非转基因对照相比较提高了2.6倍，该发明对于为东莨菪碱的规模化生产提供高产、稳定新药源具有重要意义。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的目的之一在于提供颠茄WRKY类转录因子基因，所述颠茄WRKY类转录因子基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示。

进一步，所述颠茄WRKY类转录因子基因编码的氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示。

本发明的目的之二在于提供含有所述颠茄WRKY类转录因子基因的重组植物表达载体。

进一步，所述重组植物表达载体由SEQ ID NO.3所示核苷酸序列连入pBI121载体的BamH1和Sac1酶切位点处制得。

本发明的目的之三在于提供所述颠茄WRKY类转录因子基因或所述重组植物表达载体在提高颠茄生物碱含量中的应用。

进一步，所述生物碱为东莨菪碱。

本发明的目的之四在于提供一种提高颠茄生物碱含量的方法，包括如下步骤：通过在颠茄中过量表达颠茄WRKY类转录因子基因，所述颠茄WRKY类转录因子基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示。