类胡萝卜素酯化酶及其编码基因的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种类胡萝卜素酯化酶及其编码基因的应用，所述类胡萝卜素酯化酶的编码基因包括：具有如SEQ ID NO.1所示核苷酸序列的LbZAT1基因、具有如SEQ ID NO.2所示核苷酸序列的LbZAT2基因、和/或具有如SEQ ID NO.3所示核苷酸序列的LbZAT3基因。本发明专利技术的LbZAT1、LbZAT2和LbZAT3基因所编码的蛋白具有催化含游离羟基的类胡萝卜素与脂肪酸酰基供体发生酯化反应的功能。类胡萝卜素酯化酶及其编码基因在酯化类胡萝卜素的体外生物合成中具有重要的应用价值。要的应用价值。要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
类胡萝卜素酯化酶及其编码基因的应用


[0001]本专利技术属于植物基因工程
，更具体地，本专利技术涉及一种类胡萝卜素酯化酶及其编码基因的应用。

技术介绍

[0002]枸杞属(Lycium L.)为茄科(Solanaceae)植物，在我国较为常见的种有宁夏枸杞(L.barbarum L.)、中华枸杞(L.chinense Mill.)和黑果枸杞(L.ruthenicum Murr.)(Xiao et al., 2017)。
[0003]据中国药典记载，宁夏枸杞的干燥成熟果实称为“枸杞子”，可入药，具有滋肾补髓、养肝明目和祛风的作用。我国民众对枸杞的消费绝大多数在食品市场，宁夏枸杞既可以作为休闲食品，也可作为饮料、菜肴原料。此外，随着人们养生保健意识逐步提升，枸杞作为保健品的关注和需求也急剧增大。再者，中医将枸杞作为名贵中药材和滋补品使用已有数千年的历史，如杞菊地黄丸等中药方剂中均含有宁夏枸杞。总体而言，无论是在食品、保健品或中药领域，宁夏枸杞均有其不可替代的重要性及优势。
[0004]宁夏枸杞药效物质基础主要有枸杞多糖(Bin et al., 2011; Zhang et al., 2011)、类胡萝卜素(Liang et al., 2014)及多酚黄酮类成分(Amagase & Farnsworth, 2011; Inbaraj et al., 2010)等。其中，类胡萝卜素由于含量大、营养价值高，对枸杞生长发育、药效成分累积均有重要作用而备受关注。枸杞类胡萝卜素有30%~50%的成分是玉米黄素双棕榈酸酯(Zeaxanthin dipalmitate，ZD)(Amagase & Farnsworth, 2011)。与其他植物组织相比，宁夏枸杞中的玉米黄素双棕榈酸酯含量最高(Weller & Berithaupt, 2003)，其鲜果和干果中玉米黄素双棕榈酸酯的含量分别达到0.36 mg/g(Judith et al., 2017)和1.14 mg/g(Inbaraj et al., 2008)。
[0005]游离类胡萝卜素在自然环境下都相对稳定，但在高温或UV条件下易于氧化或发生E/Z互变异构。而酯化后的类胡萝卜素脂溶性得到提升，促使其结合脂蛋白的能力得到加强，从而提高了对环境中不利条件的耐受力(Fu et al., 2010; Mertz et al., 2010)，因此酯化后的类胡萝卜素比游离的类胡萝卜素更加稳定，且酯化程度越高，类胡萝卜素分子的化学性质更趋于稳定(Achmad et al., 1996)。
[0006]酯化亦会影响类胡萝卜素在脂质体和微粒体中的位置。如游离叶黄素倾向于在脂质体外周或磷脂层中分布，与之相反，单酯化、双酯化产物由于脂溶性大则而更偏向于停留在脂质体的内部(Bowen et al., 2002; Cheng et al., 2007)。而类胡萝卜素在脂质体和微粒体中的位置，也会影响到其应用。例如，类胡萝卜素中的玉米黄素和玉米黄素双棕榈酸酯，进入人体内后发挥着同样的活性作用，而后者由于结构更加稳定，易存储在脂质体及微粒体内部而更具有开发成创新性药物的潜力。
[0007]然而，宁夏枸杞中编码类胡萝卜素酯化酶的基因尚未见诸报道。

技术实现思路

[0008]基于此，本专利技术的目的之一在于提供一种类胡萝卜素酯化酶的编码基因的应用，所述编码基因可以表达类胡萝卜素酯化酶蛋白，从而催化游离类胡萝卜素酯化。
[0009]实现上述专利技术目的具体技术方案包括如下：类胡萝卜素酯化酶的编码基因在催化游离类胡萝卜素酯化中的应用，所述类胡萝卜素酯化酶的编码基因包括：LbZAT1基因、LbZAT2基因、和/或LbZAT3基因；所述LbZAT1基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示、或所述LbZAT1基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示；所述LbZAT2基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示、或所述LbZAT2基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.5所示；所述LbZAT3基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示、或所述LbZAT3基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.6所示。
[0010]本专利技术还提供了类胡萝卜素酯化酶在催化游离类胡萝卜素酯化中的应用。
[0011]实现上述专利技术目的的具体技术方案包括如下：类胡萝卜素酯化酶在催化游离类胡萝卜素酯化中的应用，所述类胡萝卜素酯化酶包括：具有如SEQ ID NO.4所示氨基酸序列的LbZAT1蛋白、具有如SEQ ID NO.5所示氨基酸序列的LbZAT2蛋白、和/或具有如SEQ ID NO.6所示氨基酸序列的LbZAT3蛋白。
[0012]本专利技术还提供了一种插入有上述类胡萝卜素酯化酶的编码基因的重组表达载体。
[0013]本专利技术还提供了插入有上述类胡萝卜素酯化酶的编码基因的瞬时表达载体。
[0014]本专利技术还提供了一种转化有上述类胡萝卜素酯化酶的编码基因的转化细胞。
[0015]在其中一些实施例中，所述转化细胞为根癌农杆菌GV3101。
[0016]本专利技术还提供了一种含有类胡萝卜素酯化酶的编码基因的转基因愈伤组织。
[0017]本专利技术还提供了上述过表达载体、瞬时表达载体、转化细胞、或转基因愈伤组织在催化游离类胡萝卜素酯化中的应用。
[0018]本专利技术还提供了一种催化植物游离类胡萝卜素酯化的生物制剂，所述生物制剂的活性成分含有上述过表达载体、瞬时表达载体、或转化细胞。
[0019]本专利技术还提供了一种催化植物游离类胡萝卜素酯化的方法，该方法包括促使植物中上述类胡萝卜素酯化酶的编码基因的表达。
[0020]在其中一些实施例中，所述植物包括枸杞、拟南芥、玉米、高粱、马铃薯、番茄、小麦、油菜、大豆、水稻、大麦或烟草。
[0021]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的专利技术人发现：在瞬时表达类胡萝卜素酯化酶的编码基因LbZAT1基因、LbZAT2基因、和LbZAT3基因的烟草中玉米黄素双棕榈酸酯的含量显著提高，在过表达类胡萝卜素酯化酶的编码基因LbZAT1基因、LbZAT2基因的宁夏枸杞转基因愈伤组织中，类胡萝卜素代谢谱在酯化类胡萝卜素出峰位置比对照组多出多个酯化类胡萝卜素特征吸收峰，由此证明LbZAT1、LbZAT2和LbZAT3基因所编码的蛋白具有催化含游离羟基的类胡萝卜素与脂肪酸酰基供体发生酯化反应的功能。本专利技术的类胡萝卜素酯化酶及其编码基因在酯化类胡萝卜素的体外生物合成中具有重要的应用价值。
附图说明
[0022]图1为本专利技术实施例1中，类胡萝卜素酯化酶LbZAT1、LbZAT2和LbZAT3蛋白序列的
系统发育树分析示意图。
[0023]图2为本专利技术实施例1中，类胡萝卜素酯化酶LbZAT1、LbZAT2和LbZAT3蛋白结构的预测结果；其中，Chl：质体信号肽；ABH：α/β水解酶结构域；LPLAT：溶血磷脂酰基转移酶结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.类胡萝卜素酯化酶的编码基因在催化游离类胡萝卜素酯化中的应用，所述类胡萝卜素酯化酶的编码基因包括：LbZAT1基因、LbZAT2基因、和/或LbZAT3基因；所述LbZAT1基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示、或所述LbZAT1基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示；所述LbZAT2基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示、或所述LbZAT2基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.5所示；所述LbZAT3基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示、或所述LbZAT3基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.6所示。2.类胡萝卜素酯化酶在催化游离类胡萝卜素酯化中的应用，所述类胡萝卜素酯化酶包括：具有如SEQ ID NO.4所示氨基酸序列的LbZAT1蛋白、具有如SEQ ID NO.5所示氨基酸序列的LbZAT2蛋白、和/或具有如SEQ ID NO.6所示氨基酸序列的LbZAT3蛋白。3.插入有类胡萝卜素酯化酶的编码基因的过表达载体，其特征在于，所述类胡萝卜素酯化酶的编码基因包括：LbZAT1基因、LbZAT2基因、和/或LbZAT3基因；所述LbZAT1基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示、或所述LbZAT1基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示；所述LbZAT2基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示、或所述LbZAT2基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.5所示；所述LbZAT3基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示、或所述LbZAT3基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.6所示。4.插入有类胡萝卜素酯化酶的编码基因的瞬时表达载体，其特征在于，所述类胡萝卜素酯化酶的编码基因包括：LbZAT1基因、LbZAT2基因、和/或LbZAT3基因；所述LbZAT1基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示、或所述LbZAT1基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示；所述LbZAT2基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示、或所述LbZAT2基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.5所示；所述LbZAT3基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示、或所述LbZAT3基因编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.6所示。5.转化有类胡萝卜素酯化酶的编码基因的转化细胞，其特征在于，所述类胡萝卜素酯化酶的编码基因包括：LbZAT1基因、LbZAT2基因、和/或...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑛，曾少华，林爽，
申请(专利权)人：中国科学院华南植物园，
类型：发明
国别省市：