[发明专利]芍药脱氧木酮糖-5-磷酸合酶(PLDXS)基因及其编码产物和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物技术领域，主要涉及利用芍药cDNA文库克隆脱氧木酮糖-5-磷酸合酶基因及其编码产物与应用，尤其涉及生物合成有药理活性成分的有机酸、萜类酶基因及其编码产物与应用，属于药用植物基因工程领域。

背景技术

药用植物活性成分的形成是植物次生代谢途径中特有基因群的产物。随着植物功能基因组研究的广泛与深入，独具特色又有广阔应用前景的药用植物次生代谢合成相关功能基因的研究逐渐成为研究的热点，这些基因的克隆将为解析药用植物有效成分的生物合成途径及其调控机制和解释药材品质的形成提供理论基础，同时为利用生物技术提高目标成分含量或直接生产有效成分或中间体带来广阔的应用空间。药用植物的化学成分复杂、种类繁多，其中主要含有有机酸类、黄酮类、挥发油、萜类、二萜类、微量元素等多种成分，芍药Paeonia lactiflora不仅是名花，还是一味常用中药，其根可供药用。其中白芍具有镇痉、镇痛、通经等作用。芍药根中含有芍药苷、安息香酸等活性成分，其中芍药苷属于单萜类化合物，具有显著的镇痛、镇静、抗惊厥、，解痉、解热、抗炎、抗溃疡、抗过敏、降血糖、调节免疫、保护肝脏等作用(杨俊，方红编。芍药[M]。北京：中国中医药出版社，2001，113)。

脱氧木酮糖-5-磷酸合酶(1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase，DXS)是位于质体中的萜类化合物生物合成途径脱氧木酮糖-5-磷酸(DXP)途径的起始酶，能将丙酮酸和甘油醛-3-磷酸转化生成DXP，现在普遍认为DXS是DXP途径的关键酶和限速酶，其表达量可能与芍药苷等萜类成分的含量密切相关。芍药脱氧木酮糖-5-磷酸合酶(PLDXS)基因的克隆，为利用基因工程提高芍药活性成分含量提供重要物质基础，在药材芍药的品质改良、活性成分合成生物学等方面，具有很好的应用前景。在本发明被公布之前，尚未有任何公开或报道过本专利中请中所提及的芍药中脱氧木酮糖-5-磷酸合酶基因及其氨基酸序列。

发明内容

本发明的目的在于提供一种芍药脱氧木酮糖-5-磷酸合酶(PLDXS)基因。

本发明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。

本发明所提供的芍药脱氧木酮糖-5-磷酸合酶(PLDXS)基因，为以下核苷酸序列之一：

(1)具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列；

(2)SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列添加、取代、插入或缺失一个或多个核苷酸的同源序列或者其等位基因及其衍生的核苷酸序列。

该基因所编码的蛋白质为芍药脱氧木酮糖-5-磷酸合酶(PLDXS)基因，是以下氨基酸序列之一：

(1)具有SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列；

(2)SEQ ID NO.2添加、取代、插入或缺失一个或多个氨基酸的同源序列。

本发明所提供的脱氧木酮糖-5-磷酸合酶(PLDXS)基因是首次从芍药中克隆制备的，体外实验表明，PLDXS具有催化丙酮酸和甘油醛-3-磷酸生成DXP的活性。利用本发明可以通过基因工程技术来提高芍药等植物中萜类物质含量。

附图说明：

图1：PLDXS功能域预测分析(来源于NCBI数据库)；

图2：PLDXS系统进化树(邻接法)；

图3：表达载体pET32-PLDXS构建；

具体实施方式

实施例1、芍药cDNA文库的构建

1、芍药总RNA的分离和检测