[发明专利]一个参与阳春砂乙酸龙脑酯合成调控的转录因子AvbHLH3及其应用

说明书

本发明公开了一个参与阳春砂乙酸龙脑酯合成调控的转录因子AvbHLH3及其应用。本发明提供了一个参与阳春砂乙酸龙脑酯合成调控的转录因子AvbHLH3，核苷酸序列如SEQ IDNO.1所示。本发明中，所述的阳春砂转录因子AvbHLH3能与萜类合酶基因AvBPPS启动子区G‑box(CACGTG)位点结合，激活AvBPPS基因的表达，进而促进阳春砂乙酸龙脑酯的生物合成。采用遗传转化技术过量表达阳春砂转录因子AvbHLH3基因可以显著增加阳春砂挥发油中乙酸龙脑酯的含量。由此表明，所述的AvbHLH3能显著促进阳春砂挥发油中乙酸龙脑酯的生物合成，提升阳春砂挥发油的药用品质。

技术领域：

本发明属于药用植物基因工程技术领域，具体涉及参与阳春砂乙酸龙脑酯生物合成调控的转录因子AvbHLH3及其相关材料与应用。

背景技术：

阳春砂(Amomum villosum)，为中草药砂仁的药用植物，以广东阳春市为道地产区。阳春砂富含萜类挥发油，尤其是乙酸龙脑酯(bornyl acetate)、龙脑(borneol)和樟脑(camphor)，收录于《中华人民共和国药典》的各个版本中，并以乙酸龙脑酯作为砂仁质量评价的标准。现代医学研究表明，乙酸龙脑酯具有止泻、镇痛、抗氧化、抗炎和抗癌功效(李晓光,叶富强,徐鸿华.砂仁挥发油中乙酸龙脑酯的药理作用研究[J].华西药学杂志,2001,16(5):356-358；李丽丽,田文仓,刘茵,等.砂仁中化学成分及其药理作用的研究进展[J].现代生物医学进展,2018,18(22):4390-4396)。因此，鉴别参与乙酸龙脑酯生物合成调控的转录因子具有重要的药用前景。

乙酸龙脑酯，属于单萜烯醇酯，具有强烈的芳香气息。挥发性乙酸龙脑酯的生物合成主要由萜类合酶(Terpene synthetase,TPS)催化生成，TPS家族成员目前已在拟南芥、水稻、番茄、铁皮石斛、葡萄、小苍兰等多个物种中有研究(Aubourg S,Lecharny A,BohlmannJ.Genomic analysis of the terpenoid synthase(AtTPS)gene family of Arabidopsisthaliana[J].Mol.Genet.Genomics.2002,267(6):730-745；Yu Z,Zhao C,Zhang G,etal.Genome-wide identification and expression profile of TPS gene family inDendrobium officinale and the role of DoTPS10 in linalool biosynthesis[J].Int.J.Mol.Sci.2020,21:5419；Zhou F,Pichersky E.The complete functionalcharacterisation of the terpene synthase family in tomato[J].New Phytol.2020,226:1341-1360)。TPS基因表达水平受bHLH、MYB、WRKY、AP2/ERF、NAC等家族转录因子调控(Hong,GJ,Xue XY,Mao YB,et al.Arabidopsis MYC2 interacts with DELLA proteinsin regulating sesquiterpene synthase gene expression[J].Plant Cell.2012,24:2635-2648；Xu J,van Herwijnen ZO,DB,et al.SlMYC1 regulates type VIglandular trichome formation and terpene biosynthesis in tomato glandularcells[J].Plant Cell.2018,30:2988-3005；Yang Z,Li Y,Gao F,et al.MYB21 interactswith MYC2 to control the expression of terpene synthase genes in flowers ofFreesia hybrida and Arabidopsis thaliana[J].J.Exp.Bot.2020,71:4140-4158)，转录因子可以通过与TPS基因的启动子上的顺式作用元件相互结合，进而调控TPS基因的表达水平(Lai X,Stigliani A,Vachon G,et al.Building transcription factor bindingsite models to understand gene regulation in plants[J].Mol.Plant.2019,12:743-763)。目前，转录因子调控单萜类芳香物质生物合成的研究尚不多见，主要集中在双子叶模式植物拟南芥和番茄中，受茉莉酸响应的转录因子AtMYC2上调AtTPS11和AtTPS21基因表达，进而促进倍半萜化合物(α-律草烯、β-石竹烯和罗汉柏烯)积累(Hong,GJ,Xue XY,MaoYB,et al.Arabidopsis MYC2 interacts with DELLA proteins in regulatingsesquiterpene synthase gene expression[J].Plant Cell.2012,24:2635-2648)。番茄SlMYC1正调控茎和叶毛状体中单萜化合物的积累，但负调控茎毛状体中倍半萜的积累，SlMYC1和SlWRKY73可以激活番茄芳樟醇合酶SlTPS5表达，SlMYC1与SlEOT1也可协同激活SlTPS5的表达水平，调控萜类物质合成(Xu J,van Herwijnen ZO,DB,et al.SlMYC1regulates type VI glandular trichome formation and terpene biosynthesis intomato glandular cells[J].Plant Cell.2018,30(12):2988-3005)。迄今，阳春砂乙酸龙脑酯生物合成的上游转录因子尚不清楚，还未鉴定出调控乙酸龙脑酯生物合成的转录因子。