[发明专利]植物花色苷代谢相关基因Rd3GTs及其编码蛋白和应用

说明书

本发明公开了一种马缨杜鹃花色苷代谢相关基因Rd3GTs，属于生物工程技术领域。本发明中Rd3GTs基因的核苷酸序列如SEQ ID NO:1或SEQ IDNO:2所示。本发明还公开了Rd3GTs基因在大肠杆菌细胞中表达重组的Rd3GTs蛋白，该蛋白能体外催化矢车菊素反应生成矢车菊素3‑O‑葡萄糖苷，具有类黄酮3‑O‑糖基转移酶的功能。本发明还公开了Rd3GTs基因在转基因植物中的应用，将Rd3GTs基因转入拟南芥突变体与烟草中，成功恢复了拟南芥突变体花色苷表型，加深了烟草花瓣的颜色。本发明中Rd3GTs基因在转基因植物花卉的花色修饰及药用植物药用成分的改良方面具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及生物工程技术领域，具体涉及一种植物花色苷代谢相关基因Rd3GTs及其编码蛋白和应用。

背景技术

花色苷是影响植物颜色呈现的最主要色素物质之一，它可以赋予植物从红色到紫色等一系列不同颜色。研究显示花色苷除可以赋予花、果实等组织颜色外，其还有很多重要的功能。它可以保护植物细胞免受紫外线的伤害，抵抗病原体与食草动物，作为信号分子促进植物与微生物之间的相互作用，影响花粉的生长与发育、植物体内激素的转运等。另外大量实验已经证明花色苷与人体健康之间也有密切的关系，它具有抗氧化、抗病毒、抗细胞增殖等生物活性，已经被用于治疗动脉硬化及心脑血管等疾病，是现阶段研究者们重点关注的次生代谢产物之一。

花色苷是由编码其合成的结构基因控制合成的，本发明涉及的类黄酮3-O-糖基转移酶3GT是花色苷合成途径中最后一个关键酶，是植物多种花色苷生物合成所必需的酶。经3GT催化发生的糖基化，是将糖基供体中的活化糖分子转移至花色素的C-3位置形成花色苷，能够增强花色苷的稳定性和水溶性。研究显示，3GT基因的突变或该酶的失活可以影响并改变目标植物的颜色或是花色苷含量。例如，牵牛花Ip3GT基因突变后，其花色由深色变为浅色或斑点花色；RNA干扰下调蝴蝶兰3GT基因的表达后，转基因蝴蝶兰的花瓣颜色均有不同程度的变浅。由此表明，3GT是影响植物花色苷合成的重要关键酶，同时其也是改良植物颜色表型及有益保健成分(花色苷)的靶点酶。

3GT基因最早是于1977年，从玉米中分离得到的，现已从矮牵牛、紫薯、苜蓿、梨、蝴蝶兰、葡萄、草莓、荔枝等植物中克隆到了3GT基因。随着cDNA克隆技术的不断完善，国内也有研究人员从众多植物中陆续克隆到了3GT基因的cDNA或基因组DNA序列，但是目前关于马缨杜鹃3GT基因的克隆与功能研究未见任何报道，这极大地限制了人们对3GT的进化研究，同时也限制了人们对杜鹃属植物3GT的利用及对其花色苷生物合成的调控与改良。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种植物花色苷代谢相关基因Rd3GTs，可用于花色苷改良的转基因植物。

本发明提供了一种植物花色苷代谢相关基因Rd3GTs，所述基因的cDNA核苷酸序列如SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2所示。

优选的，所述植物为马缨杜鹃。

本发明还提供了上述基因表达的Rd3GTs蛋白质，所述SEQ ID NO:1核苷酸序列编码的蛋白氨基酸序列如SEQ ID NO:3所示；所述SEQ ID NO:2核苷酸序列编码的蛋白氨基酸序列如SEQ ID NO:4所示。

本发明还提供了含有上述基因的重组表达载体。

优选的，所述载体质粒为pET32。

本发明还提供了含有上述基因的双元表达载体。

优选的，所述载体质粒为pBI121。

本发明还提供了含有上述表达载体的重组宿主细胞。

本发明还提供了上述基因或蛋白质或表达载体在花色苷改良的转基因植物中的应用。

优选的，所述植物为拟南芥或烟草。