[发明专利]一种表达类胡萝卜素的融合基因、重组质粒及应用

说明书

本发明提供了一种表达类胡萝卜素的融合基因、重组质粒及其应用，涉及转基因技术领域，将来自莱茵衣藻的β‑胡萝卜素酮化酶基因(CrBKT)、来自雨生红球藻的羟化酶基因(HpBHY)、八氢番茄红素合成酶基因(CrtB)以及促进有色体分化与类胡萝卜素储藏的基因Orange构建成融合基因，然后在种子特异性启动子NAPIN控制下通过农杆菌花序侵染法导入油料作物亚麻荠中，可使亚麻荠种子中合成并积累高含量类胡萝卜素(410.42μg/g干重)和虾青素(13.32μg/g干重)，且在不影响不饱和脂肪酸的含量前提下，提高种子总抗氧化能力。

技术领域

本发明属于转基因技术领域，具体涉及一种表达类胡萝卜素的融合基因、重组质粒及应用。

背景技术

类胡萝卜素在光合生物中具有辅助吸收光能和保护叶绿素等多种生理功能。植物的特异器官(如花和果)和绿藻能够合成和积累大量不参与光合作用的次生类胡萝卜素。次生类胡萝卜素是人类和动物获取必需类胡萝卜素(β-胡萝卜素，叶黄素和玉米黄素)的主要来源。

虾青素是一种分子结构独特的红色酯溶性酮式类胡萝卜素，具有极强的抗氧化活性以及抗辐射、抗衰老、抗肿瘤和预防心血管等疾病的功能，由于其对人体健康方面的强大功能已被批准应用于食品添加剂。虾青素的生物合成只发生于少量细菌和绿藻中，且产量很低；植物中也只有夏侧金盏花(Adonis aestivalis)可以在其花瓣中合成微量的虾青素。目前广泛应用于虾青素生产的是雨生红球藻，它是目前所知合成虾青素效率最高的生物，可以达到4％(40mg/g)，然而雨生红球藻的生长条件苛刻、生物产量不高、生产成本高致使虾青素的总产量受到了抑制。由于虾青素的自然资源有限，科学家们都在通过基因工程方法寻求不同的植物来生产更高产量的天然虾青素，并在莴苣、马铃薯、小麦、油菜、烟草、番茄和水稻等植物中获得成功。

亚麻荠(Camelina sativa(L.))是十字花科亚麻荠属1年生草本植物，具有耐贫瘠、抗干旱、抗病虫害、耐盐碱等优良的农艺学特征；且亚麻荠种子油中含有油酸、亚油酸、亚麻酸等丰富人体必需的多不饱和脂肪酸，具有很高的营养价值，然而目前并不能够在亚麻荠的种子中成功表达类胡萝卜素。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于一种表达类胡萝卜素的融合基因、重组质粒及其应用，可以在亚麻荠的种子种成功表达类胡萝卜素，同时还能在亚麻荠种子中合成虾青素，进一步提高亚麻荠的营养品质，为国内首例在亚麻荠种子中合成高价值虾青素。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种表达类胡萝卜素的融合基因，所述融合基因的结构包括：5’-八氢番茄红素合成酶基因CrtB-羟化酶基因HpBHY-β-胡萝卜素酮化酶基因CrBKT-促进类胡萝卜素合成基因Orange-3’；相邻两个基因间以2A序列连接。

优选的，所述融合基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。

本发明还提供了一种包含所述融合基因的重组质粒。

优选的，所述重组质粒以PBI121为基础载体，将所述融合基因构建进NAPIN启动子下游。

本发明还提供了一种包含所述融合基因或所述重组质粒的重组菌。

优选的，所述重组菌以农杆菌为基础菌株。

本发明提供了一种在亚麻荠种子中表达类胡萝卜素的方法，包括以下步骤：利用农杆菌Floral Dip方法将所述重组菌侵染亚麻荠的花序部分。

优选的，在所述侵染后，还包括将所述亚麻荠的植株培育至果荚成熟，收集种子，并对种子进行转基因验证。

优选的，所述转基因验证包括观察，当所述种子呈红色时，表示转基因成功；当所述种子呈黄色时，表示转基因未成功。