[发明专利]一种竹节人参角鲨烯合成酶基因及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体说，是涉及在竹节人参中表达的角鲨烯合成酶基因及其应用。

背景技术

人参（Panax ginseng C.A.Mey.）属于五加科人参属植物，是传统的名贵药材之一，人参属植物均具有较高的药用价值，如增强免疫力、抗肿瘤、抗动脉硬化及保护心肌作用等，其主要功能成分是人参皂苷，即达玛烷型四环三萜类或香树脂烷型五环三萜类化合物。

至今人参皂苷尚未能人工合成。人参是多年生草本植物，其栽培和生长条件特殊，对土壤和气候非常敏感，从而难以大规模地推广和应用。

人参皂苷属于植物类异戊二烯代谢途径的次生产物——三萜皂苷。三萜皂苷是由其前体角鲨烯通过不同方式环合形成的，而角鲨烯则是由法尼基二磷酸在角鲨烯合成酶（squalene synthase, SQS）的催化作用下合成的，角鲨烯的合成是从类异戊二烯中央代谢途径进入三萜皂苷合成代谢支路的分支点，SQS是三萜皂苷生物合成途径公认的最为重要的的分支点关键酶。因此，该步骤是三萜皂苷次生代谢工程的关键调控靶点，通过提高角鲨烯合成酶的活性或含量，可以提高人参皂苷或其前体的含量。

一般人参（P. ginseng）根的皂苷含量为2-7%，而竹节人参（Panax japonicus C.A.Mey.）的皂苷含量高达15%以上，约为一般人参根的2-7倍的人参资源，是皂苷含量最高的人参属植物，为人参皂苷生物合成相关基因的克隆提供了极好的种质资源。

现代生物技术的飞速发展，为利用生物工程技术手段进行人参药材品质的遗传改良提供了新的途径。利用现代基因工程技术克隆获得人参皂苷生物合成途径的关键酶基因，并导入到人参中，获得转基因的发根、细胞系或再生植株，进行大规模的培养，是提高人参药用活性成分皂苷的含量和拓展人参活性产物来源的最佳途径之一。

在对现有文献的分析中，“The Plant Journal（植物期刊），2002, 32(6): 1033-1048” 和“Arch Biochem Biophys（生物化学与生物物理学集刊），1998, 349 (2): 205-215”等报道从拟南芥和烟草中克隆了角鲨烯合成酶基因。但至今尚未有从药用植物竹节人参中分离克隆出全长角鲨烯合成酶基因的文献报道。由于这个基因编码的酶对于人参皂苷的生物合成有显著影响，因此这一步是利用基因工程技术来调控人参皂苷生物生成的关键切入点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种竹节人参角鲨烯合成酶基因。

本发明的第二个目的是提供该基因编码的蛋白质。

本发明还提供了含有该基因的重组载体和宿主细胞。

本发明的另一个目的在于提供该基因的应用。

本发明提供的一种竹节人参角鲨烯合成酶基因，其核苷酸序列为如下（1）、（2）、（3）或（4）所示：

（1）、具有如SEQ ID No.1中第87-1352位所示的核苷酸序列；

（2）、在严格条件下与（1）限定的核苷酸序列杂交的核苷酸序列；

（3）、如（1）所示的核苷酸序列中有一个或多个密码子被编码相同氨基酸的简并密码子取代而产生的序列；

（4）、与（1）所示的核苷酸序列至少有70%同源性的核苷酸序列。

所述的严格条件是在40-55℃条件下。

所述的竹节人参角鲨烯合成酶基因，其编码的蛋白质的氨基酸序列为如下（1）或（2）所示：

（1）、具有如SEQ ID No.2所示的氨基酸序列；

（2）、在（1）限定的氨基酸序列中经过取代、缺失或叠加一个或几个氨基酸衍生的蛋白质且与（1）的蛋白质具有相同的功能。

一种重组载体，其所述的竹节人参角鲨烯合成酶基因的核苷酸序列。

含有本发明的竹节人参角鲨烯合成酶基因全序列或部分片段的重组载体，如质粒和植物表达载体均属于本发明的保护范围。

一种宿主细胞，其含有所述的竹节人参角鲨烯合成酶基因的核苷酸序列。

含有本发明的竹节人参角鲨烯合成酶基因全序列或部分片段的宿主细胞，如含有上述重组载体的宿主细胞也属于本发明的保护范围。

所述宿主细胞为大肠杆菌细胞、农杆菌细胞、酵母细胞、烟草细胞、人参细胞或人参发根细胞。

所述宿主细胞优选大肠杆菌细胞、农杆菌细胞或人参发根细胞。

所述的竹节人参角鲨烯合成酶基因在培育转基因人参植株中的应用。包括用所述的竹节人参角鲨烯合成酶基因序列遗传转化获得转基因人参植株。