[发明专利]基因工程化大肠杆菌及吲哚-3-乙酸的制备方法

说明书

本发明公开了一种基因工程化大肠杆菌及吲哚‑3‑乙酸的制备方法。本发明的基因工程化大肠杆菌中含有色氨酸脱羧酶基因、二胺氧化酶基因和吲哚‑3‑乙醛脱氢酶基因，且所述的基因工程化大肠杆菌能够产生具有活性的色氨酸脱羧酶、具有活性的二胺氧化酶和具有活性的吲哚‑3‑乙醛脱氢酶。本发明的基因工程化大肠杆菌能够将色氨酸转化为吲哚‑3‑乙酸。

技术领域

本发明涉及一种基因工程化大肠杆菌及吲哚-3-乙酸的制备方法。

背景技术

吲哚-3-乙酸( indole-3-acetic acid, IAA)又称为植物生长素，可以通过调节植物的形态来适应外界压力，尤其可以促进根的生长，是植物体自身合成的用以调控植物生长发育的重要化学物质。吲哚-3-乙酸可以激发和调控植物体内众多生理反应，在植物细胞分裂、向性生长、顶端优势、果实发育和衰老以及其他应激反应中起着重要作用。吲哚-3-乙酸还会对病原菌、干旱、重金属及其螯合物的胁迫缓解等作出应答。此外，生长素还可以通过与其他激素的相互作用调节植物修复等其他生理活动。

除了植物本身可以合成吲哚-3-乙酸，多种微生物如假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、固氮菌(Azotobacter sp.)和固氮螺菌(Azospirillum sp.)等植物中的内生菌也可以产生吲哚-3-乙酸。在植物和细菌中，目前已知存在五种不同的吲哚-3-乙酸生物合成途径。这些途径均以色氨酸为底物，分别通过色氨酸的衍生物吲哚-3-乙酰胺(IAM)、吲哚-3-丙酮酸(IPA)、色胺、吲哚-3-乙醛肟和吲哚-3-乙醛获得吲哚-3-乙酸。从植物或其特定的内生菌株中提取获得吲哚-3-乙酸，可以有效应用于植物的人工定向培育和生长控制，所以吲哚-3-乙酸被广泛应用在现代农业生产中。但是植物或细菌自发合成吲哚-3-乙酸会受到复杂的环境胁迫调节，包括pH、渗透胁迫和碳限制等；另外吲哚-3-乙酸各个合成途径基因的表达方式以及转录调节因子也会限制吲哚-3-乙酸的合成，所以植物或内生菌株只能自发合成极微量的吲哚-3-乙酸。目前，也存在使用化学合成吲哚-3-乙酸的报道，但是化学法涉及到多步反应，导致产物吲哚-3-乙酸得率很低并且会对环境造成污染。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种基因工程化大肠杆菌，其能够产生具有活性的色氨酸脱羧酶、具有活性的二胺氧化酶和具有活性的吲哚-3-乙醛脱氢酶。本发明的另一个目的在于提供上述基因工程化大肠杆菌的制备方法。本发明再一个目的在于提供一种吲哚-3-乙酸的制备方法，该方法利用上述基因工程化大肠杆菌制得吲哚-3-乙酸。

一方面，本发明提供一种基因工程化大肠杆菌，所述的基因工程化大肠杆菌中含有色氨酸脱羧酶基因、二胺氧化酶基因和吲哚-3-乙醛脱氢酶基因，且所述的基因工程化大肠杆菌能够产生具有活性的色氨酸脱羧酶、具有活性的二胺氧化酶和具有活性的吲哚-3-乙醛脱氢酶。优选地，色氨酸脱羧酶基因的碱基序列如SEQ ID NO:17所示。本发明的色氨酸脱羧酶基因可以来源于长春花（Catharanthus roseus）。优选地，二胺氧化酶基因的碱基序列如SEQ ID NO:18所示。本发明的二胺氧化酶基因可以来源于黑曲霉（Aspergillus niger）。优选地，吲哚-3-乙醛脱氢酶基因的碱基序列如SEQ ID NO:19所示。本发明的吲哚-3-乙醛脱氢酶基因可以来源于黑粉霉（Ustilago maydis）。这样有利于色氨酸脱羧酶基因、二胺氧化酶基因和吲哚-3-乙醛脱氢酶基因在大肠杆菌中的表达。

根据本发明的一个实施方式，所述的色氨酸脱羧酶基因的碱基序列如SEQ ID NO:17所示，所述二胺氧化酶基因的碱基序列如SEQ ID NO:18所示，且所述的吲哚-3-乙醛脱氢酶基因的碱基序列如SEQ ID NO:19所示。