[发明专利]紫花苜蓿γ-生育酚甲基转移酶基因及编码的蛋白和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种紫花苜蓿γ-生育酚甲基转移酶相关基因，还涉及由该基因编码的蛋白，以及含有所述紫花苜蓿γ-生育酚甲基转移酶基因的表达载体和细胞，同时还涉及一种培育紫花苜蓿的方法，以及紫花苜蓿γ-生育酚甲基转移酶基因及其编码的蛋白和含有该基因的表达载体及细胞在培育高α-生育酚含量的植物中的应用。

背景技术

维生素E是一类人体所必需的脂溶性维生素，具有重要的生理功能。它能够清除脂质过氧化所产生的自由基而稳定保护生物膜的脂双层，使细胞免受过氧化物的伤害。因而被作为一种有效的抗氧化剂广泛地应用在医药、食品、饲料等行业中。大量动物实验表明，在饲料中添加维生素E具有提高动物免疫力、改善肉质、提高动物的繁殖性能、缓解动物应激反应等显著效果。

维生素E的生产主要通过化学合成和天然提取获得。化学方法合成的产品主要以醋酸酯的形式存在，副产物多且生物活性低。天然维生素E主要存在于植物中，在生理活性和安全性上明显优于合成维生素E。

天然维生素E由8种生育酚异构体组成。根据侧链饱和度可分为生育酚和三烯生育酚两大类。根据芳香环上甲基数目和位置的不同又分为α、β、γ、δ-生育酚和α、β、γ、δ-三烯生育酚。这8种生育酚异构体在植物中的含量及相对活性均不尽相同，α-生育酚的生物活性最高，并可被人体和动物体优先吸收和利用，这是由于在肝脏中的运送α-生育酚的转移蛋白优先结合α-生育酚的特性所决定的。但是α-生育酚在植物中的含量相对较低，因此，大幅度提高植物(特别是牧草植物)中高活性α-生育酚含量，将具有良好的社会效益和经济效益。

研究植物维生素E合成途径发现，通过甲基转移作用将γ-生育酚转化为α-生育酚的γ-生育酚甲基转移酶，可提高植物中α-生育酚的含量和比例。目前γ-生育酚甲基转移酶基因已经从拟南芥、蓝藻等中克隆得到，但至今未见从牧草植物(特别是苜蓿)中克隆分离到γ-生育酚甲基转移酶基因，并将其转化到牧草植物中来提高α-生育酚含量的报道。

紫花苜蓿是我国乃至世界上最重要的豆科牧草，被誉为“牧草之王”。如果能够克隆得到源自紫花苜蓿的γ-生育酚甲基转移酶基因，并将其转到包括紫花苜蓿在内的牧草植物中，将能够在提高动物免疫力、改善肉质、提高动物的繁殖性能等方面具有重要的意义。

发明内容

本发明基于对紫花苜蓿中维生素E合成途径相关的分子生物学机制的研究，一方面提供了紫花苜蓿γ-生育酚甲基转移酶基因及该基因编码的蛋白，另一方面还提供了含有所述紫花苜蓿γ-生育酚甲基转移酶基因的表达载体和细胞，以及培育高α-生育酚含量的紫花苜蓿的方法，还提供了它们的应用。

本发明提供了一种紫花苜蓿γ-生育酚甲基转移酶基因编码的蛋白，其中，该蛋白具有SEQ ID No：2所示的氨基酸序列，或者该蛋白具有将SEQ ID No：2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代、缺失或添加后仍具有γ-生育酚甲基转移酶活性的氨基酸序列。

本发明还提供了一种紫花苜蓿γ-生育酚甲基转移酶基因，其中，该基因具有SEQ ID No：1所示的核苷酸序列，或者该基因具有编码SEQ ID No：2所示的氨基酸序列的核苷酸序列。

本发明还提供了一种表达载体，其中，该表达载体含有本发明提供的紫花苜蓿γ-生育酚甲基转移酶基因。

本发明还提供了一种转基因细胞，其中，该转基因细胞含有本发明提供的紫花苜蓿γ-生育酚甲基转移酶基因。

本发明还提供了一种培育紫花苜蓿的方法，其中，该方法包括将本发明提供的紫花苜蓿γ-生育酚甲基转移酶基因导入到紫花苜蓿细胞中，得到α-生育酚含量高的紫花苜蓿细胞及转基因植株。

本发明还提供了本发明提供的紫花苜蓿γ-生育酚甲基转移酶基因、及其编码的蛋白、含有所述基因的表达载体、含有所述基因的转基因细胞在培育α-生育酚含量高的植物中的应用。

本发明从紫花苜蓿中克隆的γ-生育酚甲基转移酶基因为提高主要牧草植物(特别是豆科植物，如紫花苜蓿)中α-生育酚的含量提供了基因资源，在基因工程改良牧草植物的研究中将发挥重要作用。

附图说明

图1显示了实施例1中对紫花苜蓿植株进行农杆菌介导的γ-生育酚甲基转移酶基因转化所用的插入有γ-生育酚甲基转移酶基因的pCAMBIA1302载体的结构。

具体实施方式