[发明专利]秋葵类胡萝卜素生物合成和抗逆性相关蛋白AePDS及其编码基因与应用

说明书

本发明公开了一种秋葵类胡萝卜素生物合成关键酶蛋白AePDS及其编码基因在提高植物类胡萝卜素含量和耐盐性、抗旱性中的应用。本发明提供的蛋白，是如下(a)或(b)：(a)由序列表中SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；(b)将序列表中SEQ ID NO.2所示的氨基酸残基序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加且与植物抗逆性相关的由序列SEQ ID NO.2衍生的蛋白质。实验证明，将所述蛋白的编码基因导入拟南芥中，转基因拟南芥中类胡萝卜素含量显著提高，同时提高转基因拟南芥植株的耐盐性和抗旱性。因此，类胡萝卜素生物合成和耐盐抗旱相关蛋白AePDS及其编码基因在调控植物类胡萝卜素生物合成以及耐盐抗旱性中具有重要的理论意义和实用价值；本发明将在农业领域具有广阔的应用空间和市场前景。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及秋葵类胡萝卜素生物合成和耐盐抗旱相关蛋白AePDS及其编码基因与应用。

背景技术

秋葵含有丰富的蛋白质、游离氨基酸、类胡萝卜素、各类维生素和磷、铁、钾、钙等矿质元素及由果胶和多糖等组成的粘性物质，具有多种保健功能，深受广大消费者欢迎。在动物中，类胡萝卜素物质也起着尤为重要的作用，但动物自身不能合成类胡萝卜素，只能从日常饮食中摄取。研究表明，类胡萝卜素与人类的身体健康有着密切的关联，是人类饮食结构中不可缺少的营养物质，在猝灭自由基、增加人体免疫力、预防心脑血管疾病和预防癌症、眼睛保护等方面具有非常重要的作用。β-胡萝卜素是人类及动物体内维生素A合成的前体。叶黄素和玉米黄质是人体视网膜黄斑的主要构成成分，可以预防老年人群中由黄斑病变所引起的失明。叶黄素和玉米黄质还具有消除自由基、抗衰老、抗癌和抗心血管疾病等作用，对人体健康非常有意义。

高等植物中类胡萝卜素的合成起始于异戊二烯焦磷酸(IPP)途径。三个IPP分子和一个二甲基丙烯基焦磷酸(DMAPP)分子在牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸(GGPP)合酶(GGPS)催化下缩合形成C₂₀ GGPP。GGPP是多种物质生物合成的共同前体，是形成植物类胡萝卜素最直接的前体。2个GGPP分子在八氢番茄红素合成酶(PSY)作用下缩合形成一个C₄₀八氢番茄红素。八氢番茄红素在八氢番茄红素脱氢酶(PDS)、ζ-胡萝卜素脱氢酶(ZDS)和类胡萝卜素异构酶(CRTISO)3个酶共同催化下形成番茄红素。番茄红素经过两次番茄红素β-环化酶(LCYB)环化作用生成β-胡萝卜素；番茄红素在LCYB和番茄红素ε-环化酶(LCYE)环化形成α-胡萝卜素。α-胡萝卜素经过一步β-胡萝卜素羟化酶(BCH)羟化反应生成β-隐黄质，再经过一步BCH羟化反应形成玉米黄质。α-胡萝卜素经过BCH和ε-胡萝卜素羟化酶(ECH)两步羟化反应生成叶黄素。

世界上存在大面积的盐渍化的土地。据统计，全世界共有8亿hm²盐碱地，在灌溉地区还有占耕地面积33％的次生盐渍化土地，土壤的盐溃化严重影响现代农业的发展。就我国而言，在全国18亿亩耕地中有近十分之一的次生盐溃化土地，另外还有2000万hm²盐碱荒地。一般来说，盐浓度在0.2％-0.5％会影响作物的生长，但是盐碱地的盐分大都在0.6％-10％。大面积的盐渍化土地的存在严重影响了粮食生产，成为限制农业生产的主要因素。

因此，克隆秋葵类胡萝卜素生物合成关键基因AePDS，利用基因工程技术提高植物类胡萝卜素含量，同时改良植物耐盐性和抗旱性，培育高类胡萝卜素含量的秋葵新品种是改良秋葵营养保健功效的重要途径。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种与秋葵类胡萝卜素积累和抗逆性相关蛋白及其编码基因和应用。

本发明所提供的与秋葵类胡萝卜素合成和耐盐抗旱相关蛋白，名称为AePDS，来源于秋葵(Abelmoschus esculentus)，是如下(a)或(b)的蛋白质：

(a)由序列表中SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；