[发明专利]植物内生菌中的代谢产物产生

说明书

本发明涉及编码用于在产janthitrem的植物内生菌中生物合成janthitrem的氨基酸序列的核酸。本发明还涉及包含此类核酸的构建体和载体，以及相关的多肽、调节元件和方法。

技术领域

本发明涉及janthitrem化合物的生物合成。具体地，本发明涉及编码负责合成janthitrem的酶的基因以及相关的构建体、载体和方法。

背景技术

植物内生菌存在于活植物的组织中，并提供新化合物和基因的特别多样的来源，其可以为社会、特别是为农业提供重要的益处。植物内生菌通常与其宿主形成共生关系，植物内生菌通常通过产生防御化合物赋予宿主增加的适应性。同时，宿主植物为植物内生菌提供受保护的环境和营养物的益处。该植物为植物内生菌提供营养物，以及通过种子的传播途径。植物内生菌保护宿主免受生物(例如昆虫和哺乳动物的食草动物)和非生物胁迫(例如干旱)。

发现重要的禾本科牧草多年生黑麦草和高羊茅草通常与真菌性植物内生菌有关。有益和有害的农艺性质都是由这种关联产生的，包括改善的对水和营养胁迫的耐受性以及对昆虫害虫的抗性。昆虫抗性由植物内生菌产生的特定代谢产物提供，特别是黑麦草碱生物碱和波胺(peramine)。由植物内生菌产生的其他代谢产物(黑麦草神经毒素(lolitrem)和麦角生物碱)对食草动物有毒并减少食草动物的摄食。这些化合物可以在植物中积累到很高的水平，在植物中它们可以作为对抗一系列昆虫害虫的有效摄食忌避剂(feedingdeterrent)。

Janthitrem是一类吲哚二萜并由植物内生菌亚群产生。在1980年，黑麦草蹒跚综合征(ryegrass staggers syndrome)的爆发使得首次识别janthitrem生物碱(Gallagher等人，1980)。最近的发现突出了janthitrem的多样性；来自澳大利亚和新西兰的微紫青霉菌(P.janthinellum)分离株产生广泛的janthitrem(janthitrem B、C、D、E、F和G)。

Janthitrem是一类与黑麦草神经毒素B结构相似的吲哚二萜(图1)。环氧-janthitrem是一组五种化合物：与环氧-janthitrem I一起分离的三种其他结构被指定为环氧-janthitrem II[10-脱乙酰基-10，34-(3-甲基丁-2-烯基缩醛)]；环氧-janthitremIII[10-脱乙酰基-34-O-(3-甲基丁-2-烯基)]；和环氧-janthitrem IV[34-O-(3-甲基丁-2-烯基)]，基于LC-MS分析，其中每一种都是环氧-janthitrem I的衍生物。环氧-janthitrem I是由多年生黑麦草植物内生菌产生的主要的janthitrem生物碱。

多年生黑麦草牧场中的janthitrem的存在针对各种重要的牧草害虫提供了卓越的保护。最近的发现表明，janthitrem在本质上可能是震颤源的，类似于黑麦草神经毒素B。已知黑麦草神经毒素B是黑麦草蹒跚病的主要致病剂。这种情况下，以植物内生菌感染的牧草为食的动物会出现共济失调、震颤和对外部刺激的过敏。像黑麦草神经毒素B一样，janthitrem B可以诱发震颤反应。最近来自微紫青霉菌的janthitrem A和B的生物活性研究发现这两种化合物对小鼠具有震颤作用并且对porina(Wiseana cervinata)幼虫具有抗昆虫活性(Babu，2009)。此外，当纯化时，已观察到植物内生菌来源的janthitrem具有生物保护特性，这为牧场提供了优势。

尽管有这些有用的性质，但与由植物内生菌合成的其他生物碱组相比，janthitrem生物碱还未被很好了解。越来越需要进一步理解janthitrem及其生物合成，因为这将提供有助于操纵janthitrem产生的信息。

本发明的一个目的是克服或至少减轻与现有技术相关的一个或多个困难或缺陷。

发明内容

一方面，本发明提供了基本上纯化或分离的核酸或核酸片段，其编码参与植物内生菌中janthitrem生物合成的基因。