CN113549639B - 一种降低烟叶总蛋白及烟气苯酚含量的调控基因 - Google Patents

一种降低烟叶总蛋白及烟气苯酚含量的调控基因 Download PDF

Info

Publication number
CN113549639B
CN113549639B CN202110823546.7A CN202110823546A CN113549639B CN 113549639 B CN113549639 B CN 113549639B CN 202110823546 A CN202110823546 A CN 202110823546A CN 113549639 B CN113549639 B CN 113549639B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tobacco
gene
ntε
lcy2
leu
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110823546.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113549639A (zh
Inventor
李正风
夏玉珍
胡巍耀
唐丽
朱杰
吴涛
许力
王程娅
王晋
袁大林
张仁东
徐济仓
马翔
王萝萍
钱颖颖
苏杨
高锐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Tobacco Yunnan Industrial Co Ltd
Original Assignee
China Tobacco Yunnan Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Tobacco Yunnan Industrial Co Ltd filed Critical China Tobacco Yunnan Industrial Co Ltd
Priority to CN202110823546.7A priority Critical patent/CN113549639B/zh
Publication of CN113549639A publication Critical patent/CN113549639A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113549639B publication Critical patent/CN113549639B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/90Isomerases (5.)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8242Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits
    • C12N15/8243Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits involving biosynthetic or metabolic pathways, i.e. metabolic engineering, e.g. nicotine, caffeine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8242Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits
    • C12N15/8243Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits involving biosynthetic or metabolic pathways, i.e. metabolic engineering, e.g. nicotine, caffeine
    • C12N15/8251Amino acid content, e.g. synthetic storage proteins, altering amino acid biosynthesis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y505/00Intramolecular lyases (5.5)
    • C12Y505/01Intramolecular lyases (5.5.1)
    • C12Y505/01018Lycopene epsilon-cyclase (5.5.1.18)

Abstract

本发明属于烟草基因工程领域,具体涉及一种降低烟叶总蛋白及烟气苯酚含量的调控基因烟草番茄红素ε‑环化酶基因Ntε‑LCY2,该基因碱基序列如SEQ ID NO.1所示。烟草番茄红素ε‑环化酶Ntε‑LCY2由498个氨基酸残基组成,其中第105‑287和290‑475位氨基酸是保守的转运蛋白结构域。该蛋白与植物叶片中总蛋白质含量相关,降低该基因表达后,叶片中总蛋白质含量明显降低。本发明通过对特定Ntε‑LCY2的初步研究,发现其与烟草总蛋白质含量高度相关,在将该基因突变后,烟草中总蛋白质含量明显降低。基于这一特性,可为低苯酚含量烟草新品种培育提供一定的应用基础和参考借鉴。

Description

一种降低烟叶总蛋白及烟气苯酚含量的调控基因
技术领域
本发明属于烟草基因工程领域,具体涉及烟草番茄红素ε-环化酶基因Ntε-LCY2应用。
背景技术
苯酚被国家烟草专卖局列为重点控制的7种代表性有害成分之一,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,导致组织坏死和腐蚀脱落。长期吸入含苯酚气体会导致上呼吸道哮鸣、呼吸窘迫甚至衰竭,另外还会导致头痛、晕眩、肾脏损伤和心脏***疾病、以及癌症等[1-7]。苯酚还具有致突变和基因毒性等毒性作用,被列入EPA有害成分名单(US.EPA, 2002)。
烟气苯酚的来源和前体物已经明确,因此,应用生物技术干扰相关前体物含量是有效降低烟气苯酚含量的策略。烟叶蛋白质、游离酪氨酸(Tyr)和绿原酸(chlorogenicacid, CGA)是烟气苯酚的主要前体物。
番茄红素ε-环化酶(lycopene ε-cyclase, ε-LCY)基因是植物类胡萝卜素合成通路中的关键基因,能够催化α-胡萝卜素和黄体素的合成。多数植物的ε-LCY基因在沉默或者缺失后能够提高植物β-胡萝卜素的合成及含量,与类胡萝卜素合成通路其他基因比较有着独特的生物学特性。ε-LCY基因是植物类胡萝卜素基因工程的优良靶标基因,对于提升植物的类胡萝卜素含量、抗逆性及品质有着较大的潜力。类胡萝卜素C40碳氢链末端的环化是类胡萝卜素合成通路中的第一个重要分支点。番茄红素环化酶基因由ε-番茄红素环化酶和β-番茄红素环化酶组成。ε-LCY酶只能催化番茄红素分子的一端,形成一个δ环,生成δ-胡萝卜素,而δ-胡萝卜素还可以进一步在β-LCY酶的催化下在另一端形成β环,最终生成α-胡萝卜素,然后α-胡萝卜素经过羟基化等作用生成黄体素,这一分支,被称为类胡萝卜素合成的α分支。而β-LCY酶可以催化番茄红素的两端,形成两个β环,生成β-胡萝卜素,后经羟基化、环氧化等作用生成β-隐黄质、玉米黄质、花药黄质、紫黄质和新黄质等各类胡萝卜素,这一分支被称为类胡萝卜素合成的β分支。因此,ε-LCY 和β-LCY两个酶的活性直接决定了底物α-胡萝卜素和β-胡萝卜素的比例,其合成流向对植物体内类胡萝卜素的组成有重要的影响
烟草Ntε-LCY基因的突变体在大田种植后品质性状有明显提升,其农艺性状与云烟87无显著差异,类胡萝卜素主成分叶黄素和β-胡萝卜素含量提高(大于20%)。Ntε-LCY基因的突变影响烟草叶片中叶绿素和类胡萝卜素的含量;并且与Ntε-LCY1基因突变相比,Nt ε-LCY2基因的突变更有利于提高类胡萝卜素的含量,特别是在叶绿素、叶黄素和β-胡萝卜素等色素含量方面。Ntε-LCY基因的突变影响类胡萝卜素生物合成酶相关基因的表达量,在强光胁迫条件下,与Ntε-lcy1-1相比,Ntε-lcy2-1更有利于PSYPDSZDSCRTISOβ-LCYβ- OHaseVDENXS等基因的表达。Ntε-LCY基因的突变可以提高烟草植株的光合能力和热耗散能力,在强光胁迫条件下,烟草植株的光合能力有所降低,热耗散水平显著提高,与Ntε- LCY1基因的突变相比,Ntε-LCY2基因的突变更有助于提高烟草植株的光合能力和光保护能力。在正常光照和强光胁迫条件下,Ntε-LCY同源基因的突变均降低了O2-和H2O2的含量,并且Ntε-LCY2基因的突变更有利于降低活性氧的积累量,从而对烟草植株起到保护作用。但是Ntε-LCY2基因在苯酚方面的研究在并无相关报道。
发明内容
本发明目的在于提供一种烟草番茄ε-环化酶基因Ntε-LCY2及其在烟草总蛋白质物质含量调节方面的应用,从而为低苯酚含量烟叶的培育提供基础。
Ntε-LCY2基因的突变体分析表明类胡萝卜素的提高是提高烟叶品质的重要途径,类胡萝卜素含量对于烟叶品质非常关键。那么类胡萝卜素含量的升高,是否会同时引起蛋白质含量的变化,从而实现降低烟叶有害物质前体物的目标。本发明项目组进一步检测了Ntε-LCY2基因突变体的叶片蛋白质总量,结果显示,Ntε-LCY2突变体的叶片总蛋白含量(单位mg/mL)比对照株系要降低了22.74%,同时该突变体烤后烟叶苯酚含量也有一定降低,证明该基因能够可以作为减害调控靶标基因。
本申请所采取的技术方案详述如下:
本发明的第一目的是提供烟草番茄ε-环化酶基因Ntε-LCY2,其碱基序列如SEQ IDNO.1所示,其中特异性核酸片段为315-861和870-1425位碱基。
烟草番茄红素ε-环化酶基因Ntε-LCY2,其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示,其由498个氨基酸残基组成,其中第105-287和290-475位氨基酸是保守的结构域。
本发明的第二目的是提供上述烟草番茄ε-环化酶基因Ntε-LCY2的应用,具体如下:
1.所述烟草番茄ε-环化酶基因Ntε-LCY2在叶片总蛋白含量调控中的应用,利用基因沉默技术、或者基因超表达方法,通过调节烟草Ntε-LCY2蛋白表达量,来调节控制烟叶中总蛋白质物质含量情况。
所述烟草番茄红素ε-环化酶Ntε-LCY2在叶片总蛋白质含量调控中的应用,该蛋白与植物叶片中总蛋白质含量相关,降低该蛋白表达后,叶片中总蛋白质含量明显降低。
2.所述烟草番茄ε-环化酶基因Ntε-LCY2在烟草中苯酚含量调控中的应用。
3.所述烟草番茄ε-环化酶基因Ntε-LCY2在烟草新品种培育中的应用。尤其是在总蛋白质含量降低的烟草新品种培育中的应用。尤其更进一步是在低苯酚含量烟叶的新品种培育中的应用。
利用所述编码基因Ntε-LCY2的烟草新品种培育方法,通过转基因技术、瞬时表达技术或基因组编辑技术,构建含有Ntε-LCY2基因的病毒诱导沉默载体、RNAi干涉载体、超表达载体或基因组编辑载体,转化烟草,筛选获得总蛋白质含量降低的烟草新品种;
具体例如:利用病毒诱导的基因沉默(VIGS)的技术,干扰Ntε-LCY2基因的表达使其沉默,Ntε-LCY2基因沉默植株中总蛋白质含量显著下降,进而获得总蛋白质含量下降的植物新品种。
本发明还提供一种低苯酚含量烟草新品种的培育方法,通过对烟草番茄红素ε-环化酶基因Ntε-LCY2进行干涉。
本发明通过对特定烟草番茄红素ε-环化酶基因Ntε-LCY2的初步研究,发现其与烟草总蛋白质含量高度相关,在将该基因沉默后,烟草中总蛋白质含量发生了明显降低。基于这一特性,可为烟草低苯酚含量烟叶的新品种培育提供一定的应用基础和参考借鉴。
附图说明
图1为本发明烟草TRV2-PDS、TRV2-GFP及TRV2-Ntε-LCY2载体转化组的表型对比图;
图2 为与对照植株相比Ntε-LCY2基因沉默植株中该基因的相对表达量;
图3 为病毒诱导基因沉默的烟叶及对照烟叶中的总蛋白质含量比较。
图4为病毒诱导基因沉默的烟叶及对照烤后烟叶烟气中苯酚含量比较。
具体实施方式
下面结合实施例对本申请做进一步解释说明,在介绍具体实施例前,就下述实施例中具体实验背景资料情况简要介绍如下。
生物材料:
本氏烟草,一种常用烟草材料,下述实施例中烟草种植于郑州烟草院种植基地,育苗钵中育苗,待发芽后两周进行分苗,种于塑料钵(10cm×10cm)中,22℃、16h光/8h暗条件下进行日常肥水管理等;
下述实施例中所采用的VIGS载体是一种来自烟草脆裂病毒的病毒载体(tobaccorattle virus,TRV), 所具体利用的TRV2由郑州烟草研究院基因中心保存,其带有卡那筛选标记和35S启动子,同时TRV2带有EcoR I和BamH I等多克隆位点,可以用来携带和转化外源基因;
实验试剂:
LB液体培养基,1L含量中含有:10 g细菌蛋白胨(bacteriological peptone);10g氯化钠(NaCl);5 g酵母抽提物(yeast extract),高温高压灭菌;
YEB液体培养基,1L含量中含有:5g 牛肉浸膏(beef extract);5 g细菌蛋白胨(bacteriological peptone);5 g 蔗糖(sucrose);1 g酵母抽提物(yeast extract);2 mL1M硫酸镁(MgSO4),高温高压灭菌;
1M 2-(N-吗啉)乙磺酸(MES)储备液:ddH2O溶解,过滤灭菌,-20℃储存备用;
200 mM乙酰丁香酮(Acetosyringone,As)储备液:二甲基亚砜(DSMO)溶解,-20℃储存备用;
MMA(100 mL):1 mL(1 M)MgCl2;1 mL(1 M,pH5.6)MES;75 μL(200 mM)As。
实施例1
本实施例就烟草Ntε-LCY2基因克隆及沉默载体的构建过程简要介绍如下。
(1)烟草Ntε-LCY2基因克隆
根据前期对于烟草基因组及相关Ntε-LCY2基因研究,选择特异编码序列为目标片段,设计PCR扩增用引物序列如下:
Ntε-LCY2-F:5′-TCTTAGGTGTGTGGAGGCAG- 3′,
Ntε-LCY2-R:5′-AGAATTTCCCTGAGGCAGCA- 3′。
以烟草K326叶片的cDNA为模板,进行PCR扩增获得Ntε-LCY2基因;
PCR扩增程序为:95℃预变性3 min;95℃变性15s,55℃退火15s,72℃延伸30s,34个循环后,72℃彻底延伸 5min;
对PCR扩增产物进行琼脂糖凝胶电泳检测,并回收电泳产物备用。
(2)构建重组TRV2-Ntε-LCY2载体
将步骤(1)中的PCR扩增产物进行EcoR I、BamH I双酶切,同时对空载体TRV2进行EcoR I、BamH I双酶切,分别回收酶切产物,利用T4 DNA连接酶进行连接;
将连接产物转化大肠杆菌感受态DH5α,转化操作结束后将转化产物涂布在含50mg/L Kan的LB固体培养基上,在37℃过培养夜;
挑选阳性单菌落扩增后进一步进行PCR鉴定, 并结合测序验证,确保获得构建正确的重组载体TRV2-Ntε-LCY2。
烟草Ntε-LCY2基因,包括1497个碱基,碱基序列如SEQ ID NO.1所示,具体如下:
> SEQ ID NO.1
ATGGATTGTATTGGAGCTCGAAATTTTGCTACAATGGCGGTTTTTACGTGTCCGAGATTCAAATCATTAGGAAGAAGGAGAATTATGCCAAGAAAAAAGCAACCAATTTGGCCTATACATATGCAAGTGAAGTGTAGTGGAAATGAGAGTTGTGTAGTAGTTAAAGAAGATTTTGCCGATGAAGAGGATTATATAAAAGCTGGTGGTTCAGAACTTGTTTTTGTTCAAATGCAGCAGAATAAAGACATGGATCTGCAGTCTAAGCTTTCTGATAAGTTGCGACAAATATCATCAGCTGGACAAACTATACTGGATTTGGTGGTCATAGGCTGTGGTCCTGCTGGTCTTGCTCTTGCTGCGGAGTCTGCTAAACTCGGATTGAACGTTGGGCTCGTTGGTCCTGATCTTCCTTTCACAAATAACTATGGTGTTTGGGAGGATGAGTTCAAAGATCTTGGGCTTCAAGCGTGCATTGAACATGTTTGGAGGGATACCATAGTATATCTTGACGATGCCGATCCAATTCTTATCGGTCGTGCTTATGGAAGAGTTAGTCGCCATTTACTGCACGAGGAGTTACTCAAAAGGTGTGTGGAGGCAGGTGTTTTATATCTTAACTCGAAAGTGGATAGGATCGTTGAGTCCACAAGTGGCCACAGTCTTGTAGAGTGCGAGGGCGACATTGTCATTCCTTGCAGGTTTGTCACTGTTGCATCTGGTGCTGCCTCAGGGAAATTCTTGCAGTATGAGTTGGGAGGTCCTCGGGTTTCTGTTCAAACAGCTTATGGAGTGGAAGTTGAGGTCGATAACAATCCGTATGATCCAAGCCTGATGGTTTTCATGGATTATAGAGACTATGTCAGACACGAAACTTGTTTGGCTTCAAAAGATGCAATGCCATTTGATTTGTTAAAGAAAAAACTGATGTTACGATTGAACACACTGGGTGTAAGAATTAAGCAAATCTACGAGGAGGAATGGTCATACATACCAGTTGGTGGATCTTTACCAAATACCGAGCAAAAAACACTTGCATTTGGTGCTGCTGCTAGCATGGTTCATCCAGCTACAGGTTATTCAGTTGTCAGATCACTGTCCGAGGCACCAAAATGCGCCTCCGTACTTGCTAATATTTTACGACAAAATCATGTCAAGAACATGCTAACCAGTTCAAGTACCACAAGTATCTCAACTCAAGCTTGGAACACCCTTTGGCCACAAGAACGAAAAAGGCAACGATCGTTTTTCCTATTTGGATTGGCACTCATATTGCAGTTGGATATTGAGGGGATTAGGTCATTTTTCCGCGCATTCTTCCGTGTGCCAAAATGGATGTGGCAAGGATTTCTTGGCTCTAGTCTTTCATCAGCAGACCTCATGTTATTTGCCTTCTACATGTTTATTATTGCACCAAATGACATGAGAAAAGGCCTAATCAGACATTTGTTATCTGATCCAACTGGTGCAACCATGATAAGAACTTATCTTACATTTTAG
烟草番茄红素ε-环化酶Ntε-LCY2,包括498个氨基酸,氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示,具体如下:
> SEQ ID NO.2
MDCIGARNFATMAVFTCPRFKSLGRRRIMPRKKQPIWPIHMQVKCSGNESCVVVKEDFADEEDYIKAGGSELVFVQMQQNKDMDLQSKLSDKLRQISSAGQTILDLVVIGCGPAGLALAAESAKLGLNVGLVGPDLPFTNNYGVWEDEFKDLGLQACIEHVWRDTIVYLDDADPILIGRAYGRVSRHLLHEELLKRCVEAGVLYLNSKVDRIVESTSGHSLVECEGDIVIPCRFVTVASGAASGKFLQYELGGPRVSVQTAYGVEVEVDNNPYDPSLMVFMDYRDYVRHETCLASKDAMPFDLLKKKLMLRLNTLGVRIKQIYEEEWSYIPVGGSLPNTEQKTLAFGAAASMVHPATGYSVVRSLSEAPKCASVLANILRQNHVKNMLTSSSTTSISTQAWNTLWPQERKRQRSFFLFGLALILQLDIEGIRSFFRAFFRVPKWMWQGFLGSSLSSADLMLFAFYMFIIAPNDMRKGLIRHLLSDPTGATMIRTYLTF
实施例2
在实施例1基础上,利用农杆菌介导的VIGS技术,发明人进一步将所构建的重组TRV2-Ntε-LCY2载体转化了烟草植株,并就相关植物表型变化情况做了验证分析,具体实验过程简介如下。
(1)转化农杆菌
需要说明的是,参考实施例1操作及现有技术,发明人同时制备了TRV2-GFP、TRV2-PDS重组载体作为转基因正负对照,具体转化过程为:
将TRV2-GFP(载体对照)、TRV2-PDS(VIGS效率对照)及TRV2-Ntε-LCY2的阳性克隆质粒,分别通过电击转化方式转化进入农杆菌GV3101感受态细胞中,利用含50mg/L Kan 和50mg/L Rif的YEB平板进行培养筛选,在28℃倒置培养2d后,利用菌落PCR筛选带有目的基因的农杆菌。
(2)制备转染用菌液
将步骤(1)中筛选所得阳性农杆菌克隆在5 mL的YEB液体培养基(含50 mg/L Kan和50 mg/L Rif)中,28℃、250 rpm条件下培养过夜;
取50uL 过夜培养物接种至50 mL的YEB液体培养基(含50 mg/L Kan)中,培养至OD600 =1.0 ~ 1.5左右,然后4000g 离心5 min,收集菌体,再用MMA(1 mL(1 M)MgCl2;1 mL(1 M, pH5.6)MES;75 μL(200 mM)As)重悬,调节OD600 =1.0 左右;
最后室温放置3 h左右后,作为转染用菌液。
(3)瞬时转化
以3~4 w苗龄的本氏烟草叶片为实验材料,利用1 mL规格注射器,将步骤(2)中所制备转染用菌液注射至烟草叶片中,注射后的烟草继续在人工培养箱内培养,观察表型变化。
注射3周后的烟草表型变化情况如图1所示。可以看出,含TRV2-PDS的农杆菌浸染植株新生叶有漂白现象,说明侵染成功;而TRV2-GFP组则无明显变化,相对应的TRV2-Ntε-LCY2组烟草植株无显著变化,表明Ntε-LCY2基因对烟草其他基本生理状态无明显影响。
进一步通过qRT-PCR对Ntε-LCY2基因表达情况进行了检测,结果如图2所示,可以看出,TRV2- Ntε-LCY2的侵染植株中,Ntε-LCY2的表达量显著降低。
进一步地,发明人对实验组(TRV2- Ntε-LCY2浸染植株)和对照组(TRV2-GFP浸染植株)中的植物总蛋白质含量情况进行了检测,结果如图3,结果可以看出,沉默植株的生长表型正常;基因表达量略有下降,不足15%;总蛋白质含量降低为对照的25%左右,烤后烟叶烟气苯酚含量降低30%左右(如图4所示)。这一结果表明Ntε-LCY2基因是一个很好地调控烟叶总蛋白质以及烟叶苯酚释放量的靶标基因,可以在不影响烟株表型的情况下有效降低烟叶中苯酚前体物总蛋白质含量以及苯酚释放量。
序列表
<110> 云南中烟工业有限责任公司
<120> 一种降低烟叶总蛋白及烟气苯酚含量的调控基因
<141> 2021-07-17
<160> 2
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 1497
<212> DNA
<213> Nicotiana debneyi
<220>
<221> iDNA
<222> (1)..(1497)
<223> Ntε-LCY2碱基序列
<400> 1
atggattgta ttggagctcg aaattttgct acaatggcgg tttttacgtg tccgagattc 60
aaatcattag gaagaaggag aattatgcca agaaaaaagc aaccaatttg gcctatacat 120
atgcaagtga agtgtagtgg aaatgagagt tgtgtagtag ttaaagaaga ttttgccgat 180
gaagaggatt atataaaagc tggtggttca gaacttgttt ttgttcaaat gcagcagaat 240
aaagacatgg atctgcagtc taagctttct gataagttgc gacaaatatc atcagctgga 300
caaactatac tggatttggt ggtcataggc tgtggtcctg ctggtcttgc tcttgctgcg 360
gagtctgcta aactcggatt gaacgttggg ctcgttggtc ctgatcttcc tttcacaaat 420
aactatggtg tttgggagga tgagttcaaa gatcttgggc ttcaagcgtg cattgaacat 480
gtttggaggg ataccatagt atatcttgac gatgccgatc caattcttat cggtcgtgct 540
tatggaagag ttagtcgcca tttactgcac gaggagttac tcaaaaggtg tgtggaggca 600
ggtgttttat atcttaactc gaaagtggat aggatcgttg agtccacaag tggccacagt 660
cttgtagagt gcgagggcga cattgtcatt ccttgcaggt ttgtcactgt tgcatctggt 720
gctgcctcag ggaaattctt gcagtatgag ttgggaggtc ctcgggtttc tgttcaaaca 780
gcttatggag tggaagttga ggtcgataac aatccgtatg atccaagcct gatggttttc 840
atggattata gagactatgt cagacacgaa acttgtttgg cttcaaaaga tgcaatgcca 900
tttgatttgt taaagaaaaa actgatgtta cgattgaaca cactgggtgt aagaattaag 960
caaatctacg aggaggaatg gtcatacata ccagttggtg gatctttacc aaataccgag 1020
caaaaaacac ttgcatttgg tgctgctgct agcatggttc atccagctac aggttattca 1080
gttgtcagat cactgtccga ggcaccaaaa tgcgcctccg tacttgctaa tattttacga 1140
caaaatcatg tcaagaacat gctaaccagt tcaagtacca caagtatctc aactcaagct 1200
tggaacaccc tttggccaca agaacgaaaa aggcaacgat cgtttttcct atttggattg 1260
gcactcatat tgcagttgga tattgagggg attaggtcat ttttccgcgc attcttccgt 1320
gtgccaaaat ggatgtggca aggatttctt ggctctagtc tttcatcagc agacctcatg 1380
ttatttgcct tctacatgtt tattattgca ccaaatgaca tgagaaaagg cctaatcaga 1440
catttgttat ctgatccaac tggtgcaacc atgataagaa cttatcttac attttag 1497
<210> 2
<211> 498
<212> PRT
<213> Nicotiana debneyi
<220>
<221> CONFLICT
<222> (1)..(498)
<223> Ntε-LCY2氨基酸序列
<400> 2
Met Asp Cys Ile Gly Ala Arg Asn Phe Ala Thr Met Ala Val Phe Thr
1 5 10 15
Cys Pro Arg Phe Lys Ser Leu Gly Arg Arg Arg Ile Met Pro Arg Lys
20 25 30
Lys Gln Pro Ile Trp Pro Ile His Met Gln Val Lys Cys Ser Gly Asn
35 40 45
Glu Ser Cys Val Val Val Lys Glu Asp Phe Ala Asp Glu Glu Asp Tyr
50 55 60
Ile Lys Ala Gly Gly Ser Glu Leu Val Phe Val Gln Met Gln Gln Asn
65 70 75 80
Lys Asp Met Asp Leu Gln Ser Lys Leu Ser Asp Lys Leu Arg Gln Ile
85 90 95
Ser Ser Ala Gly Gln Thr Ile Leu Asp Leu Val Val Ile Gly Cys Gly
100 105 110
Pro Ala Gly Leu Ala Leu Ala Ala Glu Ser Ala Lys Leu Gly Leu Asn
115 120 125
Val Gly Leu Val Gly Pro Asp Leu Pro Phe Thr Asn Asn Tyr Gly Val
130 135 140
Trp Glu Asp Glu Phe Lys Asp Leu Gly Leu Gln Ala Cys Ile Glu His
145 150 155 160
Val Trp Arg Asp Thr Ile Val Tyr Leu Asp Asp Ala Asp Pro Ile Leu
165 170 175
Ile Gly Arg Ala Tyr Gly Arg Val Ser Arg His Leu Leu His Glu Glu
180 185 190
Leu Leu Lys Arg Cys Val Glu Ala Gly Val Leu Tyr Leu Asn Ser Lys
195 200 205
Val Asp Arg Ile Val Glu Ser Thr Ser Gly His Ser Leu Val Glu Cys
210 215 220
Glu Gly Asp Ile Val Ile Pro Cys Arg Phe Val Thr Val Ala Ser Gly
225 230 235 240
Ala Ala Ser Gly Lys Phe Leu Gln Tyr Glu Leu Gly Gly Pro Arg Val
245 250 255
Ser Val Gln Thr Ala Tyr Gly Val Glu Val Glu Val Asp Asn Asn Pro
260 265 270
Tyr Asp Pro Ser Leu Met Val Phe Met Asp Tyr Arg Asp Tyr Val Arg
275 280 285
His Glu Thr Cys Leu Ala Ser Lys Asp Ala Met Pro Phe Asp Leu Leu
290 295 300
Lys Lys Lys Leu Met Leu Arg Leu Asn Thr Leu Gly Val Arg Ile Lys
305 310 315 320
Gln Ile Tyr Glu Glu Glu Trp Ser Tyr Ile Pro Val Gly Gly Ser Leu
325 330 335
Pro Asn Thr Glu Gln Lys Thr Leu Ala Phe Gly Ala Ala Ala Ser Met
340 345 350
Val His Pro Ala Thr Gly Tyr Ser Val Val Arg Ser Leu Ser Glu Ala
355 360 365
Pro Lys Cys Ala Ser Val Leu Ala Asn Ile Leu Arg Gln Asn His Val
370 375 380
Lys Asn Met Leu Thr Ser Ser Ser Thr Thr Ser Ile Ser Thr Gln Ala
385 390 395 400
Trp Asn Thr Leu Trp Pro Gln Glu Arg Lys Arg Gln Arg Ser Phe Phe
405 410 415
Leu Phe Gly Leu Ala Leu Ile Leu Gln Leu Asp Ile Glu Gly Ile Arg
420 425 430
Ser Phe Phe Arg Ala Phe Phe Arg Val Pro Lys Trp Met Trp Gln Gly
435 440 445
Phe Leu Gly Ser Ser Leu Ser Ser Ala Asp Leu Met Leu Phe Ala Phe
450 455 460
Tyr Met Phe Ile Ile Ala Pro Asn Asp Met Arg Lys Gly Leu Ile Arg
465 470 475 480
His Leu Leu Ser Asp Pro Thr Gly Ala Thr Met Ile Arg Thr Tyr Leu
485 490 495
Thr Phe

Claims (4)

1.一种调控基因的应用,其特征在于,用于烟草叶片总蛋白质含量调控,该调控基因的碱基序列如SEQ ID NO.1所示,其中特异性核酸片段为315-861和870-1425位碱基。
2.一种调控基因的应用,其特征在于,用于降低烟草的烟气中苯酚含量,该调控基因的碱基序列如SEQ ID NO.1所示,其中特异性核酸片段为315-861和870-1425位碱基。
3.一种调控基因的应用,其特征在于,用于烟草新品种培育,该调控基因的碱基序列如SEQ ID NO.1所示,其中特异性核酸片段为315-861和870-1425位碱基。
4.一种低苯酚含量烟草新品种的培育方法,通过一种调控基因进行干涉,该调控基因的碱基序列如SEQ ID NO.1所示,其中特异性核酸片段为315-861和870-1425位碱基。
CN202110823546.7A 2021-07-21 2021-07-21 一种降低烟叶总蛋白及烟气苯酚含量的调控基因 Active CN113549639B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110823546.7A CN113549639B (zh) 2021-07-21 2021-07-21 一种降低烟叶总蛋白及烟气苯酚含量的调控基因

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110823546.7A CN113549639B (zh) 2021-07-21 2021-07-21 一种降低烟叶总蛋白及烟气苯酚含量的调控基因

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113549639A CN113549639A (zh) 2021-10-26
CN113549639B true CN113549639B (zh) 2022-07-29

Family

ID=78103715

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110823546.7A Active CN113549639B (zh) 2021-07-21 2021-07-21 一种降低烟叶总蛋白及烟气苯酚含量的调控基因

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113549639B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112391397B (zh) * 2020-11-25 2023-01-31 云南中烟工业有限责任公司 一种烟草黄酮单加氧酶基因NtCYP75B2及其应用
CN113373160B (zh) * 2021-07-21 2022-07-29 云南中烟工业有限责任公司 烟草bHLH转录因子基因NtFAMA及其应用
WO2023162949A1 (ja) * 2022-02-22 2023-08-31 日本たばこ産業株式会社 タバコ属植物体とその製造方法

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1143624A (en) * 1980-02-19 1983-03-29 Lawrence Benjamin Liquid detergent composition
GB8306285D0 (en) * 1982-03-08 1983-04-13 Genentech Inc Processing and secretion of heterologous proteins by yeast
CN1227609A (zh) * 1996-08-09 1999-09-01 卡尔金公司 在植物种子中生产类胡萝卜素化合物和特产油类的方法
WO1999055887A2 (en) * 1998-04-24 1999-11-04 E.I. Du Pont De Nemours And Company Carotenoid biosynthesis enzymes
WO2001042455A1 (en) * 1999-12-08 2001-06-14 California Institute Of Technology Directed evolution of biosynthetic and biodegration pathways
WO2001066703A1 (en) * 2000-03-07 2001-09-13 Cargill, Incorporated Production of lutein in microorganisms
WO2002041833A2 (en) * 2000-11-22 2002-05-30 Cargill Incorporated Carotenoid biosynthesis
US6600089B1 (en) * 1998-04-24 2003-07-29 E. I. Du Pont De Nemours And Company Carotenoid biosynthesis enzymes
CA2653451A1 (en) * 2006-05-22 2007-11-29 Alnylam Pharmaceuticals, Inc. Compositions and methods for inhibiting expression of ikk-b gene
CN102191230A (zh) * 2009-11-13 2011-09-21 韩国生命工学研究院 增加植物β-胡萝卜素含量的番茄红素ε-环化酶基因及其用途
CN104152475A (zh) * 2014-08-18 2014-11-19 中国烟草总公司郑州烟草研究院 烟草ε-番茄红素环化酶基因及其应用
CN104561273A (zh) * 2014-12-17 2015-04-29 国家烟草质量监督检验中心 一种以番茄红素ε环化酶基因ILP标记对烟草制品进行鉴定的方法
CN105167194A (zh) * 2015-06-17 2015-12-23 湖北中烟工业有限责任公司 含植物黄酮香精的烟用嘴棒及其制备方法
CN105255926A (zh) * 2015-11-25 2016-01-20 天津大学 枸杞番茄红素ε-环化酶基因及包括该基因的重组载体
CN106263024A (zh) * 2016-08-12 2017-01-04 福建中烟工业有限责任公司 一种降低卷烟烟气中苯酚含量的方法
EP3395827A1 (en) * 2017-04-27 2018-10-31 Universität Bielefeld Carotenoid and amino acid biosynthesis using recombinant corynebacterium glutamicum
CN110423765A (zh) * 2019-08-29 2019-11-08 南京大学 一种番茄红素ε-环化酶基因及其编码蛋白和应用
CN110546268A (zh) * 2017-02-24 2019-12-06 新加坡科技研究局 类胡萝卜素和脱辅基类胡萝卜素的生产
EP3761948A1 (de) * 2018-03-08 2021-01-13 Beiersdorf AG Sonnenschutzmittel mit reduzierter textilverfleckung enthaltend hydriertes pflanzenöl und diethylamino hydroxybenzoyl hexyl benzoate
CN112831505A (zh) * 2021-03-16 2021-05-25 昆明理工大学 一种三七WRKY转录因子基因PnWRKY15及应用

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040010815A1 (en) * 2001-09-26 2004-01-15 Lange B. Markus Identification and characterization of plant genes
CA2678762A1 (en) * 2007-02-21 2008-08-28 Abdelali Hannoufa Altering carotenoid profiles in plants
WO2009028903A1 (en) * 2007-08-30 2009-03-05 Republic Of Korea (Management : Rural Development Administration) Fusion polynucleotide for biosynthesis of beta-carotene using bicistronic gene expression and method for producing beta-carotene using the same
CN113151315A (zh) * 2021-03-11 2021-07-23 河南中烟工业有限责任公司 烟草多酚代谢途径蛋白基因NtPPOE及其应用
CN113174395B (zh) * 2021-04-30 2022-06-24 中国烟草总公司郑州烟草研究院 与烟气苯酚释放量相关的突变基因dhq-sdh1
CN113061619B (zh) * 2021-04-30 2022-06-24 中国烟草总公司郑州烟草研究院 与烟气苯酚释放量相关的突变基因TyrA

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1143624A (en) * 1980-02-19 1983-03-29 Lawrence Benjamin Liquid detergent composition
GB8306285D0 (en) * 1982-03-08 1983-04-13 Genentech Inc Processing and secretion of heterologous proteins by yeast
CN1227609A (zh) * 1996-08-09 1999-09-01 卡尔金公司 在植物种子中生产类胡萝卜素化合物和特产油类的方法
WO1999055887A2 (en) * 1998-04-24 1999-11-04 E.I. Du Pont De Nemours And Company Carotenoid biosynthesis enzymes
US6600089B1 (en) * 1998-04-24 2003-07-29 E. I. Du Pont De Nemours And Company Carotenoid biosynthesis enzymes
WO2001042455A1 (en) * 1999-12-08 2001-06-14 California Institute Of Technology Directed evolution of biosynthetic and biodegration pathways
WO2001066703A1 (en) * 2000-03-07 2001-09-13 Cargill, Incorporated Production of lutein in microorganisms
WO2002041833A2 (en) * 2000-11-22 2002-05-30 Cargill Incorporated Carotenoid biosynthesis
CA2653451A1 (en) * 2006-05-22 2007-11-29 Alnylam Pharmaceuticals, Inc. Compositions and methods for inhibiting expression of ikk-b gene
CN102191230A (zh) * 2009-11-13 2011-09-21 韩国生命工学研究院 增加植物β-胡萝卜素含量的番茄红素ε-环化酶基因及其用途
CN104152475A (zh) * 2014-08-18 2014-11-19 中国烟草总公司郑州烟草研究院 烟草ε-番茄红素环化酶基因及其应用
CN104561273A (zh) * 2014-12-17 2015-04-29 国家烟草质量监督检验中心 一种以番茄红素ε环化酶基因ILP标记对烟草制品进行鉴定的方法
CN105167194A (zh) * 2015-06-17 2015-12-23 湖北中烟工业有限责任公司 含植物黄酮香精的烟用嘴棒及其制备方法
CN105255926A (zh) * 2015-11-25 2016-01-20 天津大学 枸杞番茄红素ε-环化酶基因及包括该基因的重组载体
CN106263024A (zh) * 2016-08-12 2017-01-04 福建中烟工业有限责任公司 一种降低卷烟烟气中苯酚含量的方法
CN110546268A (zh) * 2017-02-24 2019-12-06 新加坡科技研究局 类胡萝卜素和脱辅基类胡萝卜素的生产
EP3395827A1 (en) * 2017-04-27 2018-10-31 Universität Bielefeld Carotenoid and amino acid biosynthesis using recombinant corynebacterium glutamicum
EP3761948A1 (de) * 2018-03-08 2021-01-13 Beiersdorf AG Sonnenschutzmittel mit reduzierter textilverfleckung enthaltend hydriertes pflanzenöl und diethylamino hydroxybenzoyl hexyl benzoate
CN110423765A (zh) * 2019-08-29 2019-11-08 南京大学 一种番茄红素ε-环化酶基因及其编码蛋白和应用
CN112831505A (zh) * 2021-03-16 2021-05-25 昆明理工大学 一种三七WRKY转录因子基因PnWRKY15及应用

Non-Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Metabolic Engineering of Carotenoid Formation in Carrot Roots;《分子植物育种》;20070328(第02期);全文 *
Molecular Cloning and Functional Characterization of the Lycopene ε-Cyclase Gene via Virus-Induced Gene Silencing and Its Expression Pattern in Nicotiana tabacum;Yanmei Shi 等;《Int. J. Mol. Sci.》;20140822;第14766-14785页 *
Polyketide biosynthesis beyond the type I, II and III polyketide synthase paradigms;Ben Shen;《Current Opinion in Chemical Biology》;20030430;第285-295页 *
PREDICTED:Nicotiana tabacum lycopene epsilon cyclase, chloroplastic (LOC107789691),mRNA;NCBI;《Genbank Database》;20160503;Accession No. XM_016611548.1 *
Sequence 9668 from patent US 10006042;NCBI;《Genbank Database》;20181011;Accession No.AYH79344.1 *
杜氏盐藻番茄红素ε-环化酶基因DsLYCE表达载体构建及其在烟草中瞬时表达分析;王计平等;《山西农业大学学报(自然科学版)》;20200416(第02期);第54-59页 *
番茄果实成熟过程中色素合成相关基因的表达分析;陈远志等;《杭州师范大学学报(自然科学版)》;20200730(第04期);全文 *
番茄红素epsilon-环化酶果实特异性RNAi载体的构建及对番茄的遗传转化;任秀娟 等;《分子植物育种》;20160928;第2371-2376页 *
番茄红素ε- 环化酶调节烟草抗旱性的研究;王春菲 等;《河南大学学报(自然科学版)》;20190708;第444-449页 *
芹菜中类胡萝卜素合成相关番茄红素ε环化酶基因AgLCYE的克隆与表达分析;李静文等;《园艺学报》;20180225(第02期);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113549639A (zh) 2021-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113549639B (zh) 一种降低烟叶总蛋白及烟气苯酚含量的调控基因
CN110205330B (zh) 烟草热激蛋白hsp22及其应用
CN110923251B (zh) 烟草多酚氧化酶NtPPO4及其应用
CN110240640B (zh) 烟草aux/iaa及其应用
CN113373160B (zh) 烟草bHLH转录因子基因NtFAMA及其应用
CN112760329A (zh) 烟草氯离子通道蛋白基因NtCLC-F及其应用
CN110938639B (zh) 烟草ATP合酶γ链NtATPG及其应用
CN110862445B (zh) 影响烟草色素含量的NtOEP1基因及其应用
CN112391397B (zh) 一种烟草黄酮单加氧酶基因NtCYP75B2及其应用
CN113278640B (zh) 一种烟草支链淀粉酶基因及其应用
CN110923244B (zh) 烟草线粒体RNA编辑因子NtMEF1及其应用
CN114672494A (zh) 烟草NtEXB1基因在植株分枝发育调控中应用
CN113151315A (zh) 烟草多酚代谢途径蛋白基因NtPPOE及其应用
CN113151317A (zh) 一种烟草δ(24)-固醇还原酶基因及其应用
CN113234739A (zh) 烟草细胞色素p450亚家族cyp710a基因及应用
CN111019955B (zh) 烟草蛋白zr-1及其应用
CN111004808A (zh) 烟草蛋白NtVHA-a1及其应用
CN111019954B (zh) 烟草蛋白actb及其应用
CN110819640B (zh) 烟草NtNRP1基因其应用
CN110903371B (zh) 烟草纤维二糖相关蛋白NtCRP1及其应用
CN110157717B (zh) 烟草转录阻遏蛋白ofp1及其应用
CN113278639B (zh) 一种烟草nudix水解酶基因及其应用
CN112980809B (zh) 一种烟草法尼基焦磷酸合酶基因及其应用
CN113151322B (zh) 一种烟草淀粉合酶基因及其应用
CN111019956B (zh) 烟草蛋白NtPBD1及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant