[发明专利]一种ZmEDS基因及其编码蛋白、定点突变基因及应用

说明书

本发明公开了一种ZmEDS基因及其编码蛋白，该基因的核苷酸序列和氨基酸序列分别如SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所示。本发明还公开了一种ZmEDS基因的定点突变基因ZmEDS‑F303A、ZmEDS‑G411C、ZmEDS‑V306A和ZmEDS‑I279G。本发明还公开了一种ZmEDS基因及其定点突变基因ZmEDS‑F303A、ZmEDS‑G411C、ZmEDS‑V306A和ZmEDS‑I279G的编码蛋白在倍半萜生物合成上的应用。ZmEDS及其定点突变基因所编码的蛋白在倍半萜类化合物的生产中可用于产生多种新的倍半萜类化合物，对倍半萜的生产及运用具有重要理论及实践意义。

技术领域

本发明属于农作物基因工程领域，具体地说，涉及一种ZmEDS基因及其编码蛋白、定点突变基因及应用。

背景技术

萜类化合物是自然界中数量最多、种类最广的一大类天然产物。根据其化学组成，可将萜类分为半萜(C5)、单萜(C10)、倍半萜(C15)、二萜(C20)等。其中倍半萜类具有多种生理生化作用，如广泛的药用价值、抗虫抗菌活性、化感作用等。例如从黄花蒿中分离得到的倍半萜内酯青蒿素是治疗疟疾的有效成分。而玉米倍半萜合酶ZmTPS6/11则可催化倍半萜类底物法尼基焦磷酸(farnesyl diphosphate，FPP)生成β-marcocarpene(T.G.Kollner，C.Schnee，S.Li，et al.Protonation of a neutral(S)-beta-bisabolene intermediateis involved in(S)-beta-macrocarpene formation by the maize sesquiterpenesynthases TPS6 and TPS11[J].Journal of Biological Chemistry.2008，283；20779-20788.)，在细胞色素P450氧化酶基因CYP71Z18的催化下形成玉米植保素zealexin A1，以参与玉米对抗病原真菌的侵染的防御反应(Mao H，Jiang L，Fei R，etal.Characterization of CYP71Z18indicates a role in maize zealexinbiosynthesis[J].Phytochemistry，2015，121：4-10.)。

倍半萜类生物合成是在萜类前体物质合成的基础上，通过异戊二烯基转移酶(Prenyl Transferases，PTS)的作用产生15个碳原子的FPP，FPP在不同的倍半萜合酶(sesquiterpene synthases)的催化下生成相应的倍半萜类化合物。目前见报道的多种具有重要生物活性的萜类往往具有多个氧化基团，但以往的研究表明萜类合酶只能催化产生具有全碳氢骨架的萜烯或只含一个氧原子的萜类一元醇(Tholl D.Biosynthesis andbiological functions of terpenoids in plants[J].Advances in BiochemicalEngineering/biotechnology，2015，148：63.)，萜类骨架需被下游的其他氧化酶进一步氧化修饰才能产生相应的活性产物。

因此，探究植物中倍半萜合酶的生理功能，对于植物生产中生物胁迫和非生物胁迫具有重要的指导及应用价值。另外，若可以利用萜类合酶直接催化底物生成更为丰富多样的萜类骨架，对于下游的具有生物活性的萜类化合物的生产及应用具有重要意义。

发明内容