转录因子NtERF241及其使用方法技术

本技术提供用于修饰植物代谢的转录因子和编码这种转录因子的核酸分子。还提供使用这些核酸调节植物中生物碱产生和用于产生具有改变的生物碱含量的植物和细胞的方法。

Transcription factor NtERF241 and its application

This technique provides transcription factors for modifying plant metabolism and nucleic acid molecules for coding such transcription factors. Also provided are methods for using these nucleic acids to regulate alkaloid production in plants and for producing plants and cells with altered alkaloid content.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】转录因子NtERF241及其使用方法相关申请的交叉引用本申请要求2016年9月2日提交的美国临时专利申请号62/382,895的优先权，其内容在此通过引用以其全部被并入。
本技术一般涉及用于修饰植物代谢的转录因子，编码这种转录因子的核酸分子，以及使用这些核酸调节植物中生物碱产生和用于产生具有改变的生物碱含量的植物和植物细胞的方法。
技术介绍
提供以下描述以帮助读者理解。所提供的信息或引用的参考文献均未被承认是现有技术。植物天然产物长期以来被用于增强人类健康和社会生活。这些生物活性天然植物产物之一是生物碱，其包含一类含氮次级代谢物。生物碱的实例包括吗啡、莨菪碱、喜树碱、可卡因和烟碱。烟碱，一种吡咯烷生物碱，是在烟草属物种中产生的最丰富的生物碱之一，并在根中合成，然后通过植物维管系统转运到叶子和其他空中组织，在那里它充当防御食草动物的防御性化合物。来自前体聚胺腐胺的烟碱产生可以通过植物中的两个途径完成。腐胺可以分别通过脱羧酶、鸟氨酸脱羧酶(ODC)或精氨酸脱羧酶(ADC)的活性直接从鸟氨酸或精氨酸合成。烟碱生物合成的第一关键步骤是通过腐胺N-甲基转移酶(PMT)将腐胺转化为N-甲基腐胺。随后将N-甲基腐胺通过二胺氧化酶(DAO)氧化，并环化以产生1-甲基-Δ1-吡咯(pyrrolium)阳离子，其随后与烟酸缩合产生烟碱。在转录水平下基因表达的调节是许多生物过程中的主要控制点，包括植物代谢和烟碱生物合成。因此，需要鉴定烟碱生物合成途径的其他调节剂以及用于基因调节植物中烟碱和其他生物碱的生产水平的组合物和改进方法，包括转基因植物、转基因烟草植物、重组稳定细胞系、重组稳定烟草细胞系及其衍生物。
技术实现思路
本文公开了用于调节植物中的生物碱生物合成的方法和组合物。在一个方面，本公开提供了分离的cDNA分子，其包括选自下列的核苷酸序列：(a)在SEQIDNO:2中列出的核苷酸序列；(b)编码具有在SEQIDNO:3中列出的氨基酸序列的多肽的核苷酸序列；和(c)与(a)或(b)的核苷酸序列至少约90％同一并且编码正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子的核苷酸序列，其中该核苷酸序列可操作地连接至异源核酸。在另一方面，本公开提供了包括分离的cDNA分子的表达载体，所述分离的cDNA分子包含选自下列的核苷酸序列：(a)在SEQIDNO:2中列出的核苷酸序列；(b)编码具有在SEQIDNO:3中列出的氨基酸序列的多肽的核苷酸序列；和(c)与(a)或(b)的核苷酸序列至少约90％同一并且编码正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子的核苷酸序列，其中该核苷酸序列可操作地连接至适合于在烟草属宿主细胞中定向表达(directingexpression)的一种或多种控制序列。在另一方面，本公开提供了包括含有嵌合核酸构建体的细胞的基因工程化产烟碱生物碱的烟草属植物，所述嵌合核酸构建体包括含有选自下列的核苷酸序列的分离的cDNA分子：(a)在SEQIDNO:2中列出的核苷酸序列；(b)编码具有在SEQIDNO:3中列出的氨基酸序列的多肽的核苷酸序列；和(c)与(a)或(b)的核苷酸序列至少约90％同一并且编码正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子的核苷酸序列，其中该核苷酸序列可操作地连接至异源核酸。在一些实施方式中，工程化烟草属植物是烟草属烟草植物。在一些实施方式中，本公开提供来自基因工程化烟草属植物的种子，其中所述种子包括嵌合核酸构建体。在一些实施方式中，本公开提供烟草产物，其包括基因工程化烟草属植物或其部分。在一些实施方式中，分离的cDNA分子包括在SEQIDNO:2中列出的核苷酸序列。在一些实施方式中，分离的cDNA分子包括编码具有在SEQIDNO:3中列出的氨基酸序列的多肽的核苷酸序列。在一些实施方式中，分离的cDNA分子包括与SEQIDNO:2的核苷酸序列至少约90％同一并且编码正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子的核苷酸序列。在一些实施方式中，分离的cDNA分子包括与编码具有在SEQIDNO:3中列出的氨基酸序列的多肽的核苷酸序列至少约90％同一并且编码正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子的核苷酸序列。在一个方面，本公开提供了用于增加烟草属植物中烟碱生物碱的方法，包括：(a)向烟草属植物中引入表达载体，所述表达载体包含选自下列的核苷酸序列：(i)在SEQIDNO:2中列出的核苷酸序列；(ii)编码具有在SEQIDNO:3中列出的氨基酸序列的多肽的核苷酸序列；和(iii)与(i)或(ii)的核苷酸序列至少约90％同一并且编码正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子的核苷酸序列；和(b)在允许由核苷酸序列表达正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子的条件下使植物生长；其中与在相似条件下生长的对照植物相比，转录因子的表达导致植物具有增加的烟碱生物碱含量。在一些实施方式中，该方法还包括在烟草属植物中过表达NBB1、A622、喹啉磷酸核糖转移酶(QPT)、腐胺N-甲基转移酶(PMT)或N-甲基腐胺氧化酶(MPO)中的至少一种。在一些实施方式中，该方法还包括在烟草属植物中过表达至少一种正调节烟碱生物碱生物合成的另外的转录因子。在一些实施方式中，正调节烟碱生物碱生物合成的另外的转录因子是NtMYC1a、NtMYC1b、NtMYC2a或NtMYC2b中的至少一种。在该方法的一些实施方式中，表达载体包括在SEQIDNO:2中列出的核苷酸序列。在该方法的一些实施方式中，表达载体包括编码具有在SEQIDNO:3中列出的氨基酸序列的多肽的核苷酸序列。在该方法的一些实施方式中，表达载体包括如下核苷酸序列：(a)其与(i)在SEQIDNO:2中列出的核苷酸序列；或(ii)编码具有在SEQIDNO:3中列出的氨基酸序列的多肽的核苷酸序列至少约90％同一，和(b)其编码正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子。在该方法的一些实施方式中，提供了基因工程化烟草属植物，其中与对照植物相比，所述植物具有正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子的增加表达和增加的生物碱含量。在该方法的一些实施方式中，提供了包括工程化植物或其部分的产物，其中该产物与从对照植物产生的产物相比具有增加的烟碱生物碱含量。在该方法的一些实施方式中，提供了来自基因工程化植物的种子。在一个方面，本公开提供了用于减少烟草属植物中的烟碱生物碱的方法，其包括下调正调节生物碱生物合成的转录因子，其中所述转录因子通过以下方式下调：(a)向烟草属植物细胞引入包含cDNA分子的至少约15个连续核苷酸的核酸，所述cDNA分子包含选自下列的核苷酸序列：(i)在SEQIDNO:2中列出的核苷酸序列；(ii)编码具有在SEQIDNO:3中列出的氨基酸序列的多肽的核苷酸序列；和(iii)与(i)或(ii)的核苷酸序列至少约90％同一并且编码正调节生物碱生物合成的转录因子的核苷酸序列；其中连续核苷酸处于有义方向、反义方向或两者；(b)生产包含植物细胞的植物；和(c)与在相似条件下生长的对照植物相比，在核苷酸序列降低植物中转录因子水平的条件下使植物生长。在一些实施方式中，该方法还包括在植物中抑制NBB1、A622、喹啉磷酸核糖转移酶(QPT)、腐胺-N-甲基转移酶(PMT)或N-甲基腐胺氧化酶(MPO)中的至少一种。在一个方面，本公开提供了用于减少烟草属植本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分离的cDNA分子，其包括选自下列的核苷酸序列：(a)在SEQ ID NO:2中列出的核苷酸序列；(b)编码具有在SEQ ID NO:3中列出的氨基酸序列的多肽的核苷酸序列；和(c)与(a)或(b)的核苷酸序列至少约90％同一并且编码正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子的核苷酸序列，其中所述核苷酸序列可操作地连接至异源核酸。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.02 US 62/382,8951.一种分离的cDNA分子，其包括选自下列的核苷酸序列：(a)在SEQIDNO:2中列出的核苷酸序列；(b)编码具有在SEQIDNO:3中列出的氨基酸序列的多肽的核苷酸序列；和(c)与(a)或(b)的核苷酸序列至少约90％同一并且编码正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子的核苷酸序列，其中所述核苷酸序列可操作地连接至异源核酸。2.一种包括权利要求1所述的cDNA分子的表达载体，其可操作地连接至适合于在烟草属宿主细胞中定向表达的一种或多种控制序列。3.一种基因工程化产烟碱生物碱的烟草属植物，其包括含有嵌合核酸构建体的细胞，所述嵌合核酸构建体包括权利要求1所述的分离的cDNA分子。4.权利要求3所述的工程化烟草属植物，其中所述植物是烟草属烟草植物。5.来自权利要求3所述的工程化烟草属植物的种子，其中所述种子包括嵌合核酸构建体。6.一种烟草产物，其包括权利要求3所述的工程化烟草属植物。7.权利要求1所述的分离的cDNA分子，其中所述核苷酸序列在SEQIDNO:2中列出。8.权利要求1所述的分离的cDNA分子，其中所述核苷酸序列编码具有在SEQIDNO:3中列出的氨基酸序列的多肽。9.权利要求1所述的分离的cDNA分子，其中所述核苷酸序列与SEQIDNO:2的核苷酸序列至少约90％同一，并且其编码正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子。10.权利要求1所述的分离的cDNA分子，其中所述核苷酸序列与编码具有在SEQIDNO:3中列出的氨基酸序列的多肽的核苷酸序列至少约90％同一，并且其编码正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子。11.一种用于增加烟草属植物中烟碱生物碱的方法，包括：(a)向烟草属植物中引入表达载体，所述表达载体包含选自下列的核苷酸序列：(i)在SEQIDNO:2中列出的核苷酸序列；(ii)编码具有在SEQIDNO:3中列出的氨基酸序列的多肽的核苷酸序列；和(iii)与(i)或(ii)的核苷酸序列至少约90％同一并且编码正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子的核苷酸序列；和(b)在允许由所述核苷酸序列表达正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子的条件下使所述植物生长；其中与在相似条件下生长的对照植物相比，所述转录因子的表达导致所述植物具有增加的烟碱生物碱含量。12.权利要求11所述的方法，进一步包括在烟草属植物中过表达NBB1、A622、喹啉磷酸核糖转移酶(QPT)、腐胺N-甲基转移酶(PMT)或N-甲基腐胺氧化酶(MPO)中的至少一种。13.权利要求11所述的方法，进一步包括在烟草属植物中过表达至少一种正调节烟碱生物碱生物合成的另外的转录因子。14.权利要求13所述的方法，其中正调节烟碱生物碱生物合成的所述另外的转录因子是NtMYC1a、NtMYC1b、NtMYC2a或NtMYC2b中的至少一种。15.权利要求11所述的方法，其中所述载体包括在SEQIDNO:2中列出的核苷酸序列。16.权利要求11所述的方法，其中所述载体包括编码具有在SEQIDNO:3中列出的氨基酸序列的多肽的核苷酸序列。17.权利要求11所述的方法，其中所述载体包括如下核苷酸序列：(a)其与(i)在SEQIDNO:2中列出的核苷酸序列；或(ii)编码具有在SEQIDNO:3中列出的氨基酸序列的多肽的核苷酸序列至少约90％同一，和(b)其编码正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子。18.一种通过权利要求11所述的方法产生的基因工程化烟草属植物，其中与对照植物相比，所述植物具有正调节烟碱生物碱生物合成的转录因子的增加表达和增加的生物碱含量。19.包括权利要求18所述的工程化植物或其部分的产物，其中所述产物与从对照植物产生的产物相比具有增加的烟碱生物碱含量。20.来自权利要求18所述的基因工程化植物的种子。21.一种用于减少烟草属植物中的烟碱生物碱的方法，其包括下调正调节生物碱生物合成的转录因子，其中所述转录因子通过以下方式下调：(a)向烟草属植物细胞引入包含cDNA分子的至少约15个连续核苷酸的核酸，所述cDNA分子包含选自下列的核苷酸序列：(i)在SEQIDNO:2中列出的核苷酸序列；(ii)编码具有在SEQIDNO:3中列出的氨基酸序列的多肽的核苷酸序列；和(iii)与(i)或(ii)的核苷酸序列至少约90％同一并且编码正调节生物碱生物合成的转录因子的核苷酸序列；其中所述连续核苷酸处于有义方向、反义方...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·罗士顿，
申请(专利权)人：二二世纪公司，
类型：发明
国别省市：美国,US