一种调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因及其应用，该调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因来自人参，PgJMT1基因序列如SEQID No.1所示，PgJMT1基因编码蛋白氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。该PgJMT1基因编码的蛋白具有明显的茉莉酸羧甲基转移酶特有功能基因序列和典型的S

【技术实现步骤摘要】
一种调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因及其应用


[0001]本专利技术涉及生物基因工程
，具体涉及一种调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因及其应用。

技术介绍

[0002]人参为五加科人参属植物，是我国名贵的中药材，在许多亚洲国家已经有几千年的使用历史，人参中的次生代谢产物人参皂苷是其最主要的药效成分。茉莉酸及其衍生物如茉莉酸甲酯(methyl jasmonate，MeJA)和茉莉酸异亮氨酸复合物(jasmonoyl
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L
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isoleucine，JA
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lle)等均属于茉莉酸类物质(jasmonates，JAs)，其中MeJA和JA
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Ile是最具活性的信号分子。研究表明，MeJA作为环境信号分子对调控植物次生代谢的影响十分显著，可被当作外源性诱导剂调控植物特定的代谢途径，也可以通过调控植物次生代谢产物的方式响应防御反应。研究表明，MeJA由于其可以诱导三萜人参皂苷生物合成中一系列合成酶基因的表达，常被外源添加用于提高人参皂苷含量的研究。然而，由于植物生长代谢的复杂性，施加外源性MeJA的时机和量难以精确控制，极易对植物细胞的生长产生抑制，进而影响人参皂苷的产量。同时，外源施加MeJA等JAs不适用于大规模的田间种植。如何通过分子生物学水平调节人参内源性MeJA的合成，进而实现持久高效的人参皂苷合成与积累，以提高人参皂苷含量和人参的药用价值，对于精准调控人参皂苷的积累、规模化高效生产人参皂苷具有重要的应用价值。
专利
技术实现思路

[0003]为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因及其应用，其目的是通过筛选的PgJMT1基因转化人参组织并表达，从而促进人参细胞内源性MeJA含量增加，以内源性的MeJA调节人参皂苷的大量合成与积累，达到提高人参皂苷产量和提升人参品质的目的。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术首先提供了一种调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因，所述调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因如SEQ ID No.1所示，所述调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因来自人参。
[0005]作为优选，所述调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因编码的蛋白氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。
[0006]作为优选，所述调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因的扩增引物序列如SEQ ID No.3和SEQ ID No.4所示。
[0007]作为优选，所述调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因与表达载体组成重组载体。
[0008]作为优选，所述表达载体为pCAMBIA1302。
[0009]作为优选，所述重组载体的构建方式如下：以所述调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因的开放读码框作为超表达序列，将该cDNA片段插入到植物表达载体
pCAMBIA1302中制得。
[0010]基于一个总的专利技术构思，本专利技术还提供了一种调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因在调节人参皂苷合成与积累中的应用。
[0011]作为优选，所述应用方式为利用农杆菌介导所述调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因转化人参组织。
[0012]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0013]本专利技术采用MeJA诱导的人参根转录组测序方法，初步筛选出人参JMT家族基因，再通过体外表达实验和发根农杆菌A4介导的转化人参叶片实验，从多个人参JMT基因中筛选到具有催化JA为MeJA的基因PgJMT1，PgJMT1基因编码的蛋白具有明显的茉莉酸羧甲基转移酶特有功能基序和典型的S
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腺苷
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蛋氨酸结合域，属于植物茉莉酸甲基转移酶JMT。人参PgJMT1基因编码蛋白能够催化JA合成MeJA，通过筛选的PgJMT1基因及其编码的蛋白调控人参内源性MeJA含量，以内源性的MeJA调节人参皂苷生物合成与积累，达到提高人参皂苷产量和提升人参品质的目的。该基因及其编码的蛋白是一种高效、特异性和切实可行的提高人参皂苷的方法。
[0014]本专利技术通过构建了PgJMT1基因的植物超表达载体，利用发根农杆菌A4介导PgJMT1基因转化人参叶片，通过PgJMT1基因在人参叶片中高水平表达，与对照人参叶片相比，获得的PgJMT1基因瞬时超表达人参叶片中人参总皂苷含量显著提高。由此说明，利用基因编辑或超表达PgJMT1基因能够获得人参总皂苷含量显著提高的人参组织或植株，为提高人参品质或提高人参总皂苷产量提供了一种高效的技术手段。
附图说明
[0015]图1是本专利技术实施例1中PgJMT1基因PCR产物电泳结果，图中，泳道1表示PCR扩增产物，M表示DNA标准分子量；
[0016]图2是本专利技术实验例1中荧光定量PCR(qRT
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PCR)检测100μmol/L外源性MeJA处理不同时间后人参发根中PgJMT1基因的表达水平，以β
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actin作为内参；
[0017]图3是本专利技术实验例2中PgJMT1基因原核表达载体表达框示意图；
[0018]图4是本专利技术实验例2中PgJMT1基因在大肠杆菌中表达的蛋白SDS
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PAGE结果；
[0019]图5是本专利技术实验例3中PgJMT1重组蛋白及其催化活性测定结果，其中图5A和图5B为JA和MeJA标准品的UPLC
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MS/MS分析结果；图5C和图5D为含有PgJMT1重组蛋白的粗提液与JA反应的产物，经UPLC
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MS/MS分析后的结果；图5E和图5F为含有空载体的菌液提取的蛋白粗提液与JA反应产物的UPLC
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MS/MS分析结果；
[0020]图6是本专利技术实验例4中PgJMT1基因植物超载体表达框示意图；
[0021]图7是本专利技术实验例4中qRT
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PCR检测发根农杆菌A4介导转化人参叶片中PgJMT1基因表达水平；
[0022]图8是本专利技术实验例4中发根农杆菌A4介导转化PgJMT1基因的人参叶片中MeJA含量；
[0023]图9是本专利技术实验例4中发根农杆菌A4介导转化PgJMT1基因的人参叶片中人参皂苷含量。
具体实施方式
[0024]以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在不背离本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本专利技术的范围。
[0025]实施例1
[0026]PgJMT1基因的克隆
[0027]1、人参RNA提取及其反转录合成cDNA
[0028](1)人参RNA提取
[0029]取1/2MS固体培养基中培养的人参发根，将其接种于1/2MS液体培养基中，在120rpm、25℃暗培养3周，然后在培养基中加入终浓度为100μmol/L的MeJA，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因，其特征在于，所述调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因如SEQ ID No.1所示。2.根据权利要求1所述的一种调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因，其特征在于，所述调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因编码的蛋白氨基酸序列如SEQ ID No.2所示。3.根据权利要求1所述的一种调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因，其特征在于，所述调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因的扩增引物序列如SEQ ID No.3和SEQ ID No.4所示。4.根据权利要求1所述的一种调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因，其特征在于，所述调节人参中茉莉酸甲酯合成的PgJMT1基因与表达载体组成重组...

【专利技术属性】
技术研发人员：张儒，李昭影，张变玲，谭时泉，
申请(专利权)人：湖南工程学院，
类型：发明
国别省市：