[发明专利]一种大麦胍丁胺香豆酰基转移酶基因HvACT2及其在提高大麦抗病性中的应用

说明书

本发明公开了一种胍丁胺香豆酰基转移酶基因HvACT2及其在提高大麦抗病性中的应用。本发明首次克隆和分析了大麦胍丁胺香豆酰基转移酶合成基因HvACT2，首次通过转基因手段证实了HvACT2基因在羟基肉桂酸酰胺和大麦芽胍碱的合成的功能，并且发现过表达HvACT2能够显著提高大麦的抗病性，本发明还发现HvACT2具有催化合成对香豆酰胍丁胺与阿魏酰胍丁胺的功能。本发明还发现HvACT2的瞬时表达在烟草中合成了多种胍丁胺酰胺，而烟草中原本没有这类物质，即是外源基因的表达使烟草合成了胍丁胺酰胺，同时发现HvACT2在烟草中表达也增加了咖啡酰腐胺含量。

技术领域

本发明涉及生物基因工程技术领域，尤其涉及一种胍丁胺香豆酰基转移酶基因HvACT2及其在提高大麦抗病性中的应用。

背景技术

大麦(Hordeum vulgare L.)是全球种植的第四大禾谷类作物，是饲料与酿酒的主要原料之一。大麦种植区域广，生长生态环境迥异，在生长发育过程中时常遭受各种 生物与非生物胁迫。植物可通过调节机体代谢活动应对各类胁迫，许多代谢物不仅参 与植物的生长发育，也作为天然防御物质在抵御逆境胁迫中发挥重要作用。

酚酰胺类化合物是典型的一类植物防御代谢物，大麦芽胍碱是大麦特有的一类酚酰胺，由两分子香豆酰胍丁胺或阿魏酰胍丁胺聚合而成，具有强烈的抗真菌活性。羟 基肉桂酸酰胺的合成受N-羟基肉桂酰转移酶的调控，大麦对香豆酰胍丁胺转移酶 (agmatinecoumaroyl transferase)是第一个从植物中发现的N-羟基肉桂酰转移酶。上 世纪八十年代首次发现大麦粗提液能催化对香豆酰-CoA和胍丁胺合成对香豆酰胍丁 胺，并将这个酶命名为agmatine-N-4-coumaryltransferase(EC2.3.1.-)。之后，从大麦幼 苗中纯化得到ACT酶(EC2.3.1.64)。通过大肠杆菌原核表达和底物喂养试验，发现该 酶对酰基受体胍丁胺具有底物选择特异性。

目前，有关调控大麦芽胍碱合成的关键基因仍不明确。

发明内容

本发明提供了一种大麦胍丁胺香豆酰基转移酶基因HvACT2及其在提高大麦抗病性中的新用途，可应用于抗病大麦品种的育种中。

具体技术方案如下：

本发明提供了一种大麦胍丁胺香豆酰基转移酶基因HvACT2，其核苷酸序列如 SEQID NO.1所示，其转录本cDNA全长核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示。

本发明对大麦芽胍碱C进行代谢物全基因组关联分析时鉴定到一个新的ACT基 因(如附图1所示)，该基因位于大麦2HS染色体上，命名为HvACT2，并明确了它的 功能以及其提高作物抗病性的作用。

本发明还提供了上述基因编码的大麦胍丁胺香豆酰基转移酶ACT2蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.3所示。

本发明从大麦中克隆了该基因的基因组DNA序列，如SEQ No.1所示，同时克隆 了HvACT2基因的cDNA全长序列，如SEQ NO.2所示，该基因编码的氨基酸序列如 SEQ NO.3所示。

本发明还提供了一种包含上文所述的大麦胍丁胺香豆酰基转移酶基因HvACT2的过表达重组载体；具体的，该重组载体是由SEQ ID No:2所示的编码基因HvACT2的 cDNA全长序列中编码区域的1650bp基因片段连入pBract214载体attR1和attR2位点 间构建得到。

本发明还提供了CAS9基因编辑载体，该基因编辑载体将基因靶点连入 pUB-cas9-U6载体。

本发明还提供了一种大麦胍丁胺香豆酰基转移酶基因HvACT2的原核表达载体，该载体是由SEQ ID No.2所示的编码基因HvACT2的cDNA全长序列中编码区域的 1650bp基因片段连入pET28a载体。