[发明专利]3GGT基因及其编码蛋白在特异性糖基化花青素-3-O-葡糖苷中的应用

说明书

本发明提供3GGT基因及其编码蛋白，所述基因和编码蛋白能特异性糖基化花青素‑3‑O‑葡糖苷，从而产生花青素‑3‑O‑槐糖苷。本发明还提供了特异性糖基化花青素‑3‑O‑葡糖苷，从而产生花青素‑3‑O‑槐糖苷以及制备相应转基因植物的方法。本发明揭示了不同的花青素糖基化机制以及可能的富集机制，从而为改良产花青素的植物，以及进一步的大量生产花青素或产生新的花青素种类提供了理论依据和实践基础。

技术领域

本发明属于生物技术领域。具体地说，本发明涉及3GGT基因及其编码蛋白，以及所述基因和编码蛋白在特异性糖基化花青素-3-O-葡糖苷，从而产生花青素-3-O-槐糖苷中的应用。

背景技术

花青素(anthocyanins)，又称花色素，是自然界一类广泛存在于植物中的水溶性天然色素，属类黄酮化合物。花青素可以随着细胞液的酸碱改变颜色，是构成花瓣和果实颜色的主要色素之一。花青素为植物二级代谢产物，在生理上扮演重要的角色。花青素常见于花、果实的组织中及茎叶的表皮细胞与下表皮层。部分果实以颜色深浅决定果实市场价格。天然花青素的主要来源为葡萄(Vitis L)、红醋栗(Ribes rubrum)、黑醋栗(Ribesnigrum)、草莓(Fragaria ananassa Duchesne)、苹果(Malus pumila Mill)、樱桃(Cerasuspseudocerasus)等。花青素的提取物多作为纯天然无害的保健品成分。国内外已经有很多相关产品。

自然条件下游离状态的花青素极少见，常与一个或多个葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖等通形成糖苷键，从而以糖苷形式存在。

刚合成的花色苷(花青素的前体，又称花色素)无色易降解，需要经过糖基化等修饰成为有色稳定的花青素，然后经内质网途径转运到液泡中储存(Poustka等.,2007；Zhao和Dixon,2010)。然而，不同植物中的糖基化过程不相同，从而得到不同的糖基化产物，例如，在紫薯(Dioscorea alata Linn)和模式植物拟南芥(Arabidopsis thaliana)中，花色苷合成后的第一步都是经过糖基化形成花青素-3-O-葡糖苷(Bloor和Abrahams,2002；Tian等.,2005)，但进一步的糖基化修饰存在差异。在拟南芥中，一个木糖苷转移到花青素-3-O-葡糖苷上；而紫薯中则是一个葡糖苷转移到花青素-3-O-葡糖苷形成花青素-3-O-槐糖苷。

目前，本领域还没有对紫薯就该方面作生物学功能研究。此外，由于糖基修饰酶的含量很低、不容易被纯化获得或是表达很不稳定，对花青素糖基修饰相关基因的研究报道甚少，尤其是在紫薯中还没有报道，从而为相关研究增加了很多难度。

因此，本领域急需对紫薯中花青素的不同糖基化模式以及花青素富集的机制进行研究，以便为农业生产中改良其它花青素提供理论依据和实践可能。

发明内容

本发明的目的是揭示不同的花青素糖基化机制以及可能的富集机制，发现3GGT基因及其编码蛋白能特异性糖基化花青素-3-O-葡糖苷，从而产生花青素-3-O-槐糖苷。

在此基础上，本发明提供了包含所述基因的表达载体以及包含所述表达载体的宿主细胞，包含上述基因的编码蛋白的固定化酶或体外组合物，花青素-3-O-槐糖苷的制备方法，以及制备转基因植物以及改良产花青素植物的方法，等等。

在第一方面，本发明提供一种表达载体，所述表达载体包含选自下组的多核苷酸：

(a)核苷酸序列如SEQ ID NO:1所示的多核苷酸；

(b)核苷酸序列与SEQ ID NO:1所示序列的同源性≥95％，较佳地≥98％的多核苷酸，且其编码的蛋白具有特异性糖基化花青素-3-O-葡糖苷，从而产生花青素-3-O-槐糖苷的功能；