一种石竹β-石竹烯合成酶基因DsuCPS30及其应用

allin2025-04-30  32


本发明属于基因工程。更具体地,涉及一种石竹β-石竹烯合成酶基因dsucps30及其应用。


背景技术:

1、石竹属(dianthus spp.)植物是石竹科多年生草本植物,常生于我国海拔400-3700米的丘陵山地,在北温带、欧亚大陆均有广泛分布。石竹属下常见栽培种包括中国石竹(d.chinensis)、香石竹(d.caryop hyllus)、须苞石竹(d.barbatus)以及瞿麦(d.superbus),被广泛运用于大面积园林、道路、庭院、岩石园、草坪等空间的美化,绿化与装饰中,具有极高的观赏价值。其中瞿麦不仅具有极高的观赏价值,同时也是一种传统中药材,被收录在《中国药典》中,可全草入药,有清热、利尿、破血通经功效。现代中医药相关研究已经表明,瞿麦具有一定的抗肿瘤作用,极具医药应用价值。瞿麦具有浓郁的香气,其挥发香气成分中,萜烯类物质含量极高,占总挥发量比例达到80%,萜烯类物质中又以β-石竹烯(β-carophyll ene)为主,净挥发量最高可达937.11μg/g。

2、β-石竹烯是一种重要的双环倍半萜类萜类化合物,天然存在于柠檬、园柚、肉豆蔻、胡椒、覆盆子、黑加仑、肉桂叶油、丁香叶油中,工业上主要用于调配丁香、胡椒、肉豆蔻、柑橘、药草等食用香精。β-石竹烯已被报道证明具有多种药理作用,如局部麻醉、消除炎症、治疗广泛性焦虑症、抑郁症等,具有极高的医疗价值,并能够产生巨大的经济效益(bahi etal.2014;galdino et al.2012)。除医疗作用外,β-石竹烯还能够作用于植物内部信号通路并具有一定抗虫性。研究表明,β-石竹烯能够于与植物中的转录辅助抑制因子topless(tpl)复合物结合,调节茉莉酸(ja)介导的信号传导,影响植物的抗性(nagas hima etal.,2019)。当西葫芦在叶片被蚜虫取食后,其β-石竹烯的释放量会改变,并吸引蚜虫的天敌棉蚜茧蜂(aphidius colemani)(vitiello a et al.,2021)。当避蚊胺≤1%(v/v)时,β-石竹烯对蚊虫的刺激性和驱避性均高于避蚊胺,可以作为一种安全、有效的驱蚊剂(nararak j et al.,2020)。

3、目前有关β-石竹烯的合成在石竹中未见报道,其相关作用基因尚不明确,更缺乏应用。因此,鉴定β-石竹烯生物合成相关的关键基因有助于为β-石竹烯的制备提供一种新的生物工程方法。


技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是克服石竹倍半萜类合成酶基因研究存在的不足,提供一种石竹β-石竹烯合成酶基因dsucps30,所述基因编码的蛋白为seq id no.3所示。

2、本发明的另一个目的在于提供了β-石竹烯合成酶基因dsucps30在石竹属植株β-石竹烯含量筛选育种中的应用。

3、为了达到上述目的,本发明采取以下技术措施:

4、本发明的保护范围包括:

5、一种石竹β-石竹烯合成酶,所述合成酶的氨基酸为seq id no.3所示。

6、编码seq id no.3所示蛋白的基因。

7、以上所述的基因,优选的,为seq id no.1或seq id no.2所示。

8、含有上述基因的表达载体。

9、表达含有seq id no.3所示蛋白的重组微生物。

10、β-石竹烯合成酶、β-石竹烯合成酶基因、含有β-石竹烯合成酶基因的表达载体或上述重组微生物在石竹属植株β-石竹烯含量筛选育种中的应用。

11、以上所述的应用,优选的,是通过提高石竹属植株中的β-石竹烯合成酶基因表达量来制备β-石竹烯含量高的植株;或是通过敲除、抑制或者沉默石竹属植株中的β-石竹烯合成酶基因表达量来制备β-石竹烯含量低的植株。

12、以上所述的应用,优选的,所述的应用中的提高是将提高石竹属植株中β-石竹烯合成酶基因表达量的物质导入石竹属植株中,所述的物质为含有β-石竹烯合成酶基因基因的核酸分子,或其表达框,重组载体,重组微生物。

13、以上所述的应用,优选的,所述的应用中的沉默采取的是vigs载体ptrv1、ptrv2,目的片段引物是bamhⅰ-f:5’-agaaggcctccatggggatccacaaaaaaggtgccaac-3’;kpnⅰ-r:5’-gagacgcgtgagctcggtaccc aaagacgataaacagactg-3’。

14、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

15、本发明提供了一种新的石竹β-石竹烯合成酶基因dsucps30,该基因在瞿麦花朵发育s1-s6时期表达量与其β-石竹烯释放规律相符,在提高植物萜类成分含量和抗性方面都发挥着重要作用;β-石竹烯合成酶基因dsucps30可用于制备β-石竹烯及进一步制备精油、香精和药物。将dsucps30基因片段构建在植物表达载体上,可以转化其他石竹属植物材料,显著提高无香香石竹的β-石竹烯释放量,对培育药用植物提供了一种有效的方法。



技术特征:

1. 一种石竹β-石竹烯合成酶,所述合成酶的氨基酸为seq id no.3所示。

2. 编码seq id no.3所示蛋白的基因。

3. 根据权利要求2所述的基因,其特征在于:为seq id no.1或seq id no.2所示。

4.含有权利要求2所述的基因的表达载体。

5. 表达含有seq id no.3所示蛋白的重组微生物。

6.权利要求1所述的β-石竹烯合成酶、权利要求2所述的基因、权利要求4所述的表达载体或权利要求5所述的重组微生物在石竹属植株β-石竹烯含量筛选育种中的应用。

7.根据权利要求6所述应用,其特征在于:应用过程是通过提高石竹属植株中的β-石竹烯合成酶基因表达量来制备β-石竹烯含量高的植株;或是通过敲除、抑制或者沉默石竹属植株中的β-石竹烯合成酶基因表达量来制备β-石竹烯含量低的植株。

8.根据权利要求7所述的应用,所述的应用中的提高是将提高石竹属植株中β-石竹烯合成酶基因表达量的物质导入石竹属植株中,所述的物质为含有β-石竹烯合成酶基因基因的核酸分子,或其表达框,重组载体,重组微生物。

9.根据权利要求7所述的应用,所述的应用中的沉默采取的是vigs载体ptrv1和ptrv2,目的片段引物是bamhⅰ-f:5’-agaaggcctccatggggatccacaaaaaaggtgccaac-3’;kpnⅰ-r:5’-gagacgcgtgagctcggtacccaaagacgataaacagactg-3’。


技术总结
本发明属于基因工程技术领域,公开了一种石竹β‑石竹烯合成酶基因DsuCPS30及其应用。DsuCPS30基因的全长cDNA序列如SEQ ID NO:1所示,其编码的氨基酸序列如SEQ ID NO:3所示。本发明研究显示DsuCPS30基因是瞿麦中β‑石竹烯合成和释放的关键基因,在瞿麦花朵S1‑S6时期中的表达量与β‑石竹烯释放模式一致。将DsuCPS30连接到植物转化载体上转入植物,可使该植株超量表达DsuCPS30基因,增加其β‑石竹烯释放量。

技术研发人员:傅小鹏,秦语嫣,何兴群,林胜男
受保护的技术使用者:华中农业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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