[发明专利]与烟气苯酚释放量相关的突变基因TyrA

说明书

本发明属于烟草生物技术领域，具体涉及若干与烟气苯酚释放量相关的突变基因序列。与烟气苯酚释放量相关的突变基因TyrA为烟草阿罗酸脱氢酶基因，其碱基序列如SEQ ID NO.3所示。本申请中，发明人通过对烟草DHQ‑SDH1、TyrA基因的进一步研究，发现这两个基因与烟草酪氨酸和烟气苯酚释放量含量高度相关。基于此发现，进一步结合Tilling筛选技术，通过分析预测编码蛋白发生的有义突变，进行蛋白三级结构预测，同时结合实际大田实验验证，结果表明，这两个基因突变后，烟草中酪氨酸含量和烟气苯酚释放量发生了明显降低。基于这些研究结果，可为烟草低苯酚含量烟叶新品种培育奠定一定理论基础和技术基础。

技术领域

本发明属于烟草生物技术领域，具体涉及若干与烟气苯酚释放量相关的突变基因序列。

背景技术

苯酚作为烟气中主要有害成分之一，其随烟气吸入后会快速分布到所有组织中，具有显著的黏膜渗透性，会导致组织坏死和腐蚀脱落。因此从降低烟草吸食危害性角度而言，需要重点控制烟气中苯酚含量。

已有研究表明，烟叶蛋白质、游离酪氨酸（Tyr）和绿原酸（CGA）等是烟气苯酚的主要前体物。Tyr（酪氨酸）作为植物体内酚基的源头，在植物体内多以蛋白质形式储存在根、茎和叶中。现有研究表明，植物中Tyr前体物在阿罗酸脱氢酶(arogenate dehydrogenase,TyrA)的作用下可以生成游离Tyr。另一方面，Tyr作为芳香族氨基酸(AAA)一种，又与植物体内AAA的生物合成途径莽草酸途径紧密相关。在莽草酸途径中，脱氢奎尼酸脱氢酶（3-Dehydroquinate dehydratase，DHQ）和莽草酸脱氢酶（Shikimate dehydrogenase, SDH）可融合形成双功能酶（DHQ-SDH），进而参与催化莽草酸的生成。研究发现烟草DHQ-SDH1的一系列RNAi烟草株系表现出不同的表型；其沉默程度为40-60%的时候，下游芳香族代谢物稍微减少，烟草未表现出显著的表型；而其沉默程度为60-85%的时候，下游芳香族代谢物显著减少，烟草表现出略微的矮化表型（Ding L et al. Functional analysis of theessential bifunctional tobacco enzyme 3-dehydroquinate dehydratase/shikimatedehydrogenase in transgenic tobacco plants. Journal of Experimental Botany,2007）。进一步研究发现，玉米具有4个ZmTyrA基因成员，4个成员的表达模式各不相同，其中ZmTyrA1的突变造成芳香族氨基酸氨基酸含量下降（Holding DR et al. Identificationand characterization of the maize arogenate dehydrogenase gene family.Journal of experimental botany, 2010）。这表明，DHQ-SDH1和TyrA作为基因工程改造的靶标基因较为合适。因此，基于这些生物学研究，如果能通过相关生物技术对烟草相关前体物含量进行控制，则有可能有效地和较为根本性的降低烟气中苯酚释放量。

发明内容

基于TILLING（Targeting Induced Local Lesions IN Genomes，定向诱导基因突变）技术，本申请目的在于提供若干与苯酚前体物相关的突变后基因序列，从而为相关低苯酚释放量烟草新品种培育奠定一定技术基础。

本申请所提供的技术方案详述如下。