[发明专利]甘薯绿原酸合成途径中关键酶基因IbPAL1及应用

说明书

本发明公开了一种甘薯绿原酸合成途径中关键酶基因IbPAL1及应用。所述关键酶基因IbPAL1的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。IbPAL1基因编码的蛋白质是SEQ ID No.2所示的氨基酸序列。本发明从甘薯中分离出编码转录因子IbPAL1的完整cDNA，连接到植物表达载体上，利用农杆菌侵染法转化植物，获得转基因植株，且提高了转基因植物的绿原酸含量。此基因可以应用于植物营养品质的遗传改良。

技术领域

本发明属于基因工程技术领域，具体涉及一种甘薯绿原酸合成途径中关键酶基因IbPAL1、该基因编码的蛋白质以及含有该基因的重组载体及其应用。

背景技术

甘薯[Ipomoea botatas(Lam.)L]属一年生或多年生蔓生草本植物，又名红薯、地瓜、番薯、甜薯等，是世界上重要的粮食、饲料和工业原料作物。甘薯原产于南美洲的热带地区，约在400多年前传入我国。由于它稳定高产、抗灾能力强、适应性广等特性，在我国很快得到普及，占世界甘薯总产量的85.9％，成为仅次于水稻、小麦、玉米之后的粮食作物。甘薯不仅是重要的食物来源，同时也具有重要的药用价值。据《本草纲目》等文献记载，甘薯具有补虚乏、益气力、健脾胃、强肾阳等功效，可以补中和血、益气生津、宽肠胃、通便秘，主治脾虚水肿，肠燥便秘。因此，研究甘薯中的有效活性成分及其营养保健作用，为开发利用甘薯资源提供理论依据具有着重要意义。

近年来，随着对甘薯营养成分的深入研究，发现甘薯中含有丰富的营养物质和一些功能性成分，与常见主粮作物及蔬菜相比营养成分齐全，许多有益成分含量甚至都高于它们。除含量丰富的蛋白质、糖类、维生素和矿物质外，甘薯中还含有大量绿原酸。绿原酸(Chlorogenic acid)，又名咖啡单宁酸，化学名为3-O-咖啡酰奎宁酸(3-O-caffeoylquinicacid)，分子式C₁₆O₁₈H₉，是由咖啡酸(caffe acid)与奎宁酸(quinic acid)组成的缩酚酸，属于植物体内有氧呼吸过程中经莽草酸途径产生的一种苯丙素类次生代谢产物。近年已发现绿原酸具抗氧化、抗高血压、抗菌、抗肿瘤、抗辐射、降血糖、降血脂、抗炎、补肾、保肝等多种药理作用，是许多药材的有效成分。除了药用外，绿原酸还可用于食品工业作食品和果品的保鲜剂。绿原酸广泛存在于高等双子叶植物和蕨类植物中，在忍冬科忍冬属(Lonicera)、菊科蒿属(Artemisia)植物中含量较高，如杜仲、金银花。因此，目前绿原酸的提取及研究主要以金银花和杜仲为原料。甘薯中绿原酸含量虽然低于金银花和杜仲，但其种植范围广，生物量大且价格低廉，因而从甘薯中获取绿原酸具有较好的应用前景。

苯基丙氨酸解氨酶基因PAL位于绿原酸合成途径上游，是绿原酸生物合成途径中的关键基因之一。通过运用分子生物学手段对甘薯中IbPAL1基因进行正向调节以控制碳素流向绿原酸合成途径，将明显有助于提高甘薯绿原酸合成及其营养价值，进一步促进植物绿原酸次生代谢工程的应用。

发明内容

本发明的目的在于之一是提供一种甘薯绿原酸合成途径关键酶基因IbPAL1。

本发明的第二个目的是提供一种该基因编码的蛋白质。

本发明的第三个目的是提供一种含有该基因的表达载体。

本发明的第四个目的是提供一种含有该表达载体的宿主细胞。

本发明的最后一个目的在于提供该基因的用途。

本发明的技术方案概述如下：

一种甘薯绿原酸合成途径关键酶基因IbPAL1，核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，由2130个碱基组成。

上述基因编码的蛋白质，氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，由709个氨基酸残基组成。

一种含有上述基因的表达载体pCAMBIA1305-IbPAL1，它含有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列。