[发明专利]三角褐指藻ZEP1基因、蛋白及应用

说明书

本发明公开了三角褐指藻ZEP1基因、蛋白及应用，本发明首次公开了ZEP1基因的一个新功能，其能够提高三角褐指藻中岩藻黄素含量；并且，用于在光合生物(植物、藻类、光合细菌)中能提高光合生物体内岩藻黄素含量，继而提高捕光效率，对光合作用效率和生物量积累有利，并且该基因所编码蛋白能够在生物体外用于岩藻黄素前体合成。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及三角褐指藻ZEP1基因、蛋白及应用。

背景技术

类胡萝卜素广泛存在于光合生物中，具有抗氧化与捕捉光能两重特性。由于结构的多样性，不同的类胡萝卜素具有不同的应用价值。多种类胡萝卜素，例如岩藻黄素、虾青素等具有较高的市场价值。近年来，除了抗氧化，岩藻黄素还被报道具有抗癌症的功能。

此外，岩藻黄素在光合作用光能捕捉方面具有重要应用。蓝绿光在海水中穿透能力强，因而海洋藻类大多含有岩藻黄素，用于捕捉蓝绿波段可见光。岩藻黄素如被转移到其他光合生物中，可用于拓宽捕光光谱，提高光合作用效率。

目前，岩藻黄素的合成通路尚未被完全解析。更没有关于合成岩藻黄素的基因的相关报道。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)ZEP1基因。

本发明的第二个目的是提供一种上述基因编码的蛋白。

本发明的最主要的一个目的在于提供该ZEP1基因或蛋白的应用。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案概述如下：

一种ZEP1基因，其核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，所述的核苷酸序列由1986个碱基组成，或在严格条件下与SEQ ID NO.1限定的DNA序列杂交的DNA分子。

上述基因编码的蛋白质(1)，其氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。所述的序列由661个氨基酸残基组成。

上述ZEP1基因编码的蛋白还可以包括将SEQ ID NO.2氨基酸序列经过一个或多个((如1-30个；较佳地1-20个；更佳地1-10个；如5个，3个))氨基酸残基的取代、缺失或添加而形成的，且具有(1)蛋白功能的由(1)衍生的蛋白；或与(1)限定的蛋白序列有80％((较佳地90％以上，如95％，98％，99％或更高))以上同源性且具有(1)蛋白功能的由(1)衍生的蛋白。

含有ZEP1基因的重组微生物，基因编辑载体均属于本发明的保护范围，其中所述重组微生物包括藻类、真菌或细菌。

本发明最重要的一个发明点在于公开了ZEP1基因的一个新功能，本发明通过基因编辑获得zep1突变体，通过突变体和野生型的三角褐指藻相比，突变体的岩藻黄素含量比野生型低，但是积累了一种野生型中不存在的类胡萝卜素，根据其与已知化合物甲藻黄素的相似性，命名为7′，8′-双脱氢去环氧甲藻黄素。可见，ZEP1基因或蛋白参与了岩藻黄素的合成，也就是说ZEP1基因具有提高三角褐指藻中岩藻黄素含量的功能，可以用于提高微生物(藻类、真菌、细菌)生产岩藻黄素的产量；并且，用于在光合生物(植物、藻类、光合细菌)中能提高光合生物体内岩藻黄素含量，继而提高捕光效率，对光合作用效率和生物量积累有利，上述方式可以通过转基因的方式来实现。

另外，通过对ZEP1蛋白的酶学功能的鉴定，结果发现，只有在ZEP1蛋白存在的前提下，7′，8′-双脱氢去环氧甲藻黄素才会被转化为岩藻黄素的前体7′，8′-双脱氢甲藻黄素，因此，ZEP1基因所编码蛋白还可用于岩藻黄素前体的体外合成。

这里需要说明的是，本发明所保护的基因的功能，不仅包括上述ZEP1基因，还包括与SEQ ID NO.1具有较高同源性(如同源性高于40％；较佳地高于50％；较佳地高于60％；更佳地高于70％；更佳地高于80％；更佳地高于90％；更佳地高于95％；更佳地高于98％)的同源基因。