[发明专利]苹果三萜酸合成关键酶基因MdCYP716A2和MdCYP716C1及其应用

说明书

本发明公开了苹果三萜酸合成关键酶基因MdCYP716A2和MdCYP716C1及其应用。本发明首次从叶片中克隆了苹果三萜酸合成关键酶基因MdCYP716A2和MdCYP716C1，其核苷酸序列分别如SEQ ID NO.1和SEQ ID NO.3所示；烟草叶片瞬时表达相关基因表明：MdCYP716A2表达可在烟草中催化α/β‑香树精氧化形成熊果酸/齐墩果酸；MdCYP716C1表达可在烟草中催化熊果酸/齐墩果酸羟基化形成科罗索酸/山楂酸。这两个基因能够促进苹果熊果酸、科罗索酸等重要三萜酸的合成，以及促进体外生物合成熊果酸、科罗索酸及其衍生的其他乌苏烷型和齐墩果烷型三萜酸。本发明为基因串联表达、生物发生器等合成生物学方法在苹果代谢研究中的应用奠定基础，为果实功能型品种改良和三萜酸组分的修饰提供应用支持。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，更具体地，涉及苹果三萜酸合成关键酶基因MdCYP716A2和MdCYP716C1及其应用。

背景技术

苹果作为最大宗的鲜食水果之一，在改善饮食结构，提供丰富营养组分中扮演重要角色。据报道，苹果果实中含有乌苏烷型、齐墩果烷型、羽扇豆烷型等多种类型40多种三萜酸，其中熊果酸是重要的抗癌、抑菌、降血糖天然活性产物。除具有一定程度的消炎、抗癌等功效外，枇杷等近缘物种上的研究还发现，科罗索酸是天然的降血糖药物，它在鲜食产品上的利用将有利于开发更多便于高血糖及糖尿病患者直接食用的鲜食果品。虽然苹果果皮中含有熊果酸，但它缺少叶片中积累的科罗索酸；同时我们还发现果实中的三萜酸大多积累在果皮上而非果肉，这部分三萜酸容易被消费者忽略造成天然活性组分的大量浪费。在已报道的研究中科研人员已经关注了熊果酸以及前体α-香树精的生物合成基因鉴定，但主要工作集中在品种间的果皮比较，对于叶片中的重要基因缺乏挖掘，科罗索酸的生物合成更未得到关注。

鉴定三萜酸生物合成结构基因并建立表达系统是保障生物合成及定向生产靶标组分的关键。专利CN110938640 A公开了一个合成α-香树精的氧化鲨烯环化酶基因EjAAS1，但未鉴定其他具有相似功能的同源基因；对于苹果叶片中高含量的熊果酸和科罗索酸以及齐墩果酸和山楂酸等三萜酸的合成酶基因也还没有鉴定和挖掘。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供苹果三萜酸合成关键酶基因MdCYP716A2和MdCYP716C1及其应用。

本发明的第一个目的是提供核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示的基因或氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示的蛋白，在促进苹果生成三萜酸中的应用。

本发明的第二个目的是提供核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示的基因或氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示的蛋白，在促进α-香树精生成熊果酸、α-香树精生成科罗索酸、β-香树精生成齐墩果酸、和/或β-香树精生成山楂酸方面的应用。

本发明的第三个目的是提供一种提高乌苏烷型和/或齐墩果烷型三萜酸产量的方法。

本发明的第四个目的是提供核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示的基因和/或氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示的蛋白，在促进苹果生成乌苏烷型和/或齐墩果烷型三萜酸中的应用。

本发明的第五个目的是提供苷酸序列如SEQ ID NO.3所示的基因和/或氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示的蛋白，在促进熊果酸生成科罗索酸，和/或促进齐墩果酸生成山楂酸中的应用。

本发明的第六个目的是提供一种提高科罗索酸和/或山楂酸产量的方法。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案予以实现的：