[发明专利]沉香倍半萜合酶蛋白ASS4及其编码基因和应用

说明书

技术领域

本发明属于生物基因工程技术领域，尤其涉及一种沉香倍半萜合酶蛋白ASS4及其编码基因和应用。

背景技术

我国传统名贵药材沉香来自珍稀濒危植物白木香Aquilaria sinensis(Lour.)Gilg（中华人民共和国药典编委会.2010.中华人民共和国药典（第一部）.北京：中国医药科技出版社.）。沉香入药在我国传统中医学、藏医学和印度传统医学中已有几千年的历史。香港也因其历史上盛产和出口沉香而得名。由于沉香的高价值（目前特级沉香块国际成交价高达$10000/千克）且国际市场需求极大，长期以来白木香遭到掠夺式过度砍伐，其原始林已经基本破坏殆尽（张争，杨云，魏建和，陈旭玉，孟慧，汪孟曦．白木香枝枯病病原菌的鉴定．中国中药杂志，2013，38（11）82-86．）。

健康白木香树不能产生沉香倍半萜等药效物质，树体必须受到伤害胁迫后才能够产生。虽然目前在海南岛、广东南部基地已建成树龄在8年以上的白木香基地十余个，总规模达10万株以上，但能提供市场的沉香药材还非常少，特别是优质沉香药材极其匮乏（张争，杨云，魏建和，孟慧，汪孟曦，韩晓敏，隋春．白木香茎中内源茉莉酸类和倍半萜类物质对机械伤害的响应．园艺学报，2013b，40(1)：163-168．）。造成该现状的一个主要的技术瓶颈问题就是缺乏稳定、高效的白木香结香技术，难以有针对性地开展大规模、产业化人工生产沉香药材。为加速和提高白木香结香量，自20世纪30年代国内外就开展了大量人工结香技术研究，但因沉香诱导形成机制一直未得到揭示，导致稳定、高效的结香技术一直没有突破（张争，杨云，魏建和，孟慧，隋春，陈怀琼．白木香结香机理研究进展及防御反应诱导结香假说．中草药，2010，41(1)：19-21.）。为解析伤害诱导白木香结香的生物合成途径及分子调控机制，项目组采用高通量RNA-seq测序技术获得了包含8万条伤害、健康白木香转录组文库，并成功地从白木香伤害转录组文库中克隆到2条伤害诱导表达的沉香倍半萜合酶基因部分序列（张争，高志晖，魏建和，徐艳红，李滢，杨云，孟慧，隋春，汪孟曦．三年生白木香机械伤害转录组学研究．药学学报，2012，47(8):1106-1110．）。

自第一个倍半萜合酶－烟草5-epi-aristolochene合酶的基因被克隆以来（Facchini P J,Chappell J.Gene family for an elicitor-induced sesquiterpene cyclase in Tobacco.Proc Nat Acad Sci.USA,1992,89:11088-11092.），迄今为止，己有30余种植物倍半萜合酶的cDNA被克隆，包括棉花的(+)-δ-杜松烯合酶基因、荷花玉兰β-荜澄茄油萜合酶基因、金合欢烯合酶基因，在美洲油棕和青蒿中克隆到倍半萜合酶基因，在姜和罗勒中克隆到大根香叶烯-D合酶基因等。不同倍半萜合酶（sesquiterpenoid synthase）与焦磷酸金合欢酯（farnesyl pyrophosphate,FPP）绑定在一起，经过异构化、离子化，重排等最后形成结构各异的倍半萜类化合物（Degenhardt J,Kollner TG,Gershenzon J.Monoterpene and sesquiterpene synthases and the origin of terpene skeletal diversity in plants.Phytochemistry,2009,70:1621-1637.）。倍半萜合酶是合成倍半萜类次生代谢最终产物的关键酶，因此倍半萜合酶基因的克隆、分离及特性分析成为了倍半萜生物合成研究的热点和焦点。

发明内容

针对上述问题，本发明的第一个目的在于提供一种沉香倍半萜合酶蛋白。

本发明的第二个目的在于提供编码所述蛋白的基因。

本发明的目的还在于提供上述蛋白及基因的应用。

本发明的技术方案是：从白木香中分离得到沉香倍半萜合酶基因ASS4，并在原核系统中验证其功能。

本发明提供了沉香倍半萜合酶蛋白ASS4，所述蛋白为：

（1）SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列组成的蛋白质；

（2）SEQ ID No.2所示的氨基酸序列经取代、缺失或添加一个或几个氨基酸且具有同等功能的由（1）衍生的蛋白质。

本发明还提供了所述沉香倍半萜合酶蛋白ASS4的编码基因ASS4，优选地，所述基因的cDNA序列如SEQ ID No.1所示。