[发明专利]一种用于提高β-胡萝卜素含量的基因及其编码的蛋白和应用

说明书

本发明公开了一种用于提高β‑胡萝卜素含量的基因及其编码的蛋白和应用。本发明成功获得较高β‑胡萝卜素的转CODXS基因烟草与转CODXR转基因烟草，从而为利用基因工程技术培育具有较高含量的β‑胡萝卜素农作物，为利用合成生物学制备β‑胡萝卜素以用于化妆品和药物的生产提供新的基因源。

技术领域

本发明属于分子生物学和生物技术领域，具体涉及一种用于提高β-胡萝卜素含量的基因及其编码的蛋白和应用。

背景技术

β-胡萝卜素是人体及动物体内维生素A合成的前体物质，但人体和动物体不能合成这些物质，因此只能从食物中摄取。据统计，维生素A缺乏导致全世界有超过2亿儿童的健康受到威胁，其中部分患有夜盲症等眼部疾病。然而，直接补充维生素A会使高维生素A血症与新生儿畸形的风险明显增加，因此含有天然β-胡萝卜素的食品是补充维生素A的最好渠道。另外，由于β-胡萝卜素具有很强的抗氧化特性，也广泛应用于化妆品和药物的生产。随着人们健康意识的提高，培育具有高β-胡萝卜素含量的农作物新品种作为这类天然的食品添加剂必将受到人们的欢迎。与此同时，利用更经济、更绿色环保的合成生物学方法合成β-胡萝卜素也将是未来制备β-胡萝卜素以满足化妆品与制药需求的主流方法。

β-胡萝卜素的生物合成途径主要通过MEP途径。MEP途径是把磷酸甘油醛以及丙酮酸作为底物，在DXS(1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合成酶)的作用下生成DXP(1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸)，随后在DXR(1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶)的作用下，经过异构化和还原反应，生成中间2-甲基赤藓糖-4-磷酸，进一步经过环化、磷酸化生成IPP，这一途径发生在质体中。但目前还未见有决明中DXS和DXR相关基因的报道。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种用于提高β-胡萝卜素含量的基因及其编码的蛋白和应用，提供了含有CODXS和CODXR基因的真核表达载体、提供了CODXS/CODXR基因的转基因烟草的真核表达方法及表达产物的检测方法。

为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于提高β-胡萝卜素含量的基因，该基因为如SEQ ID NO.1所示的决明DXS基因；或如SEQ ID NO.2所示的决明DXR基因。

进一步地，基因为如SEQ ID NO.1或SEQ ID NO.2所示核苷酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个碱基，且能编码相同功能蛋白质的核苷酸序列。

进一步地，蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.18或SEQ ID NO.19所示；或如SEQID NO.18或SEQ ID NO.19所示的氨基酸序列经取代、缺失和/或添加一个或多个氨基酸，且表达相同功能蛋白质的氨基酸序列。

进一步地，SEQ ID NO.1所示核苷酸编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.18所示；SEQ ID NO.2所示核苷酸编码的蛋白质的氨基酸序列如SEQ ID NO.19所示。

一种包含上述基因的质粒。

一种包含上述基因的表达载体。

一种包含上述基因的宿主细胞。

一种用于提高β-胡萝卜素含量的DXS基因的提取方法，包括以下步骤：

(1)提取决明种子总RNA，检测总RNA质量；

(2)反转录合成cDNA；

(3)CODXS的3’端RACE；

(4)CODXS的5’端RACE；

(5)用DNA纯化回收试剂盒逐步回收纯化产物。将纯化的DNA与pMD19-T载体连接；