[发明专利]人参PgMYB2转录因子及其在调控人参皂苷合成中的应用

说明书

本发明公开一种能够调控人参达玛烯二醇合酶基因（PgDDS）的转录因子PgMYB2。该转录因子蛋白序列如SEQ ID NO.1。编码上述蛋白的核苷酸序列为SEQ ID NO.2。本发明还通过研究该转录因子与玛烯二醇合酶基因（PgDDS）表达之间的关系，发现该PgMYB2转录因子能结合PgDDS启动子中的特定序列从而促进PgDDS的表达，进一步提升人参皂苷的合成与积累，通过研究PgMYB2转录因子在调控人参皂苷合成中的应用，为今后利用基因工程和代谢工程构建转基因人参细胞、毛状根及植株，从而提高人参皂苷产量提供了一个新的策略。

技术领域

本发明属于生物基因工程技术领域，涉及转录因子对靶基因的调控作用，具体是人参PgMYB2转录因子促进达玛烯二醇合成酶(DDS)基因的表达作用。本发明旨在通过揭示人参皂苷合成途径中关键酶的调控机制，实现皂苷合成与积累水平的提高，具有重要的应用价值。

背景技术

人参(Panax ginseng C.A.Meyer)是一种多年生草本植物，具有极高的药用价值。人参中的主要药效成分为人参皂苷，目前已从人参根中分离出50余种人参皂苷单体，大部分人参皂苷单体具有抗肿瘤、抗衰老、抑制细胞凋亡和增强免疫力等重要的药用价值，如Rb₁和Rg₁有抗衰老的作用，Ra₁、Rg₃和Rh₂有较强的抗癌活性等，部分人参皂苷已广泛应用于临床。尽管许多人参皂苷单体具有抗肿瘤、抗衰老、抑制细胞凋亡和增强免疫力等活性，但是其中大部分活性强的人参皂苷在人参中含量极低，远远不能满足市场需求，要打破此瓶颈依赖于深入研究人参皂苷生物合成的调控机制。

人参皂苷生物合成途径中，包括20余步连续的酶促反应。随着人参皂苷合成途径研究的深入，越来越多的合成酶关键基因被克隆出来。其中的关键酶有法呢基焦磷酸合成酶(farnesyl diophosphate synthase，FPS)、鲨烯合成酶(squalene synthase，SS)、鲨烯环氧酶(squalene epoxidase，SE)、达玛烯二醇-II合成酶(darmmarenediol-II synthase，DDS)、β-香树素合成酶(β-amyrin synthase，β-AS)、细胞色素P450(cytochromeP450，CYP450)和糖基转移酶(glycosyltransferase，GT)等。人参皂苷合成途径中第一个被鉴定出的关键酶是达玛烯二醇-II合成酶(DDS)，催化2,3-氧化鲨烯环化生成达玛烯二醇，这是人参皂苷合成途径中最重要的支路，是植物中三萜类化合物和甾醇类化合物生物合成的分支。该支路生成的人参皂苷数量、种类最多，在人参中含量最高，经该支路合成的人参皂苷称为达玛烷型人参皂苷。国内外许多研究者对人参PgDDS基因进行了探索，如将人参PgDDS基因转入酵母后能检测到酵母产生达玛烯二醇和羟基达玛烯酮，利用RNAi技术沉默人参愈伤中PgDDS基因并诱导成发根，发现其中皂苷含量降低至原来的84.5％[1]；将PgDDS转入烟草悬浮细胞，转基因悬浮细胞能够产生达玛烯二醇且培养3周后干重中玛烯二醇含量达到573μg/g[2]；将人参PgDDS基因转入烟草，发现转基因烟草能够产生玛烯二醇，并且对烟草花叶病毒的抵抗力增强[3]；将人参PgDDS与其他关键酶基因组合转入酿酒酵母，构建了“人参酵母”菌株，能够同时产生皂苷元、齐墩果酸、原人参二醇(PPD)和原人参三醇(PPT)，含量分别达到21.4mg/L，17.2mg/L和15.9mg/L[4-6]；水稻中没有DDS，不能合成达玛烷型人参皂苷，将人参PgDDS基因转入水稻，转基因水稻能够高表达达玛烯二醇合成酶并且产生PPD和PPT[7]。这些结果说明DDS对人参皂苷的合成至关重要。

MYB蛋白是植物中最大类的转录因子家族，广泛参与植物的生长发育和代谢调控，如次级代谢的调控以及生物和非生物胁迫的应答等，越来越成为植物科学研究的热点。

参考文献