β-石竹烯及β-石竹烯合成酶基因在防治青枯病菌和/或野火病菌中的应用制造技术

本发明专利技术公开了β

【技术实现步骤摘要】
β
‑
石竹烯及
β
‑
石竹烯合成酶基因在防治青枯病菌和/或野火病菌中的应用


[0001]本专利技术属于生物农业领域，涉及β
‑
石竹烯及β
‑
石竹烯合成酶基因在防治青枯病菌和/或野火病菌中的应用。

技术介绍

[0002]萜类化合物(又称类异戊二烯)是自然界分布广泛、种类最多的一类植物天然产物，由单个或多个异戊二烯单元组成，其通式为(C5H8)
n
。根据结构中所含异戊二烯单元数目的不同，萜类化合物可分为单萜(C
10
)、倍半萜(C
15
)、二萜(C
20
)、三萜(C
30
)、四萜(C
40
)和多萜(C>40)等
[1]，其中倍半萜约有7000多种，是萜类化合物中结构数量最多的一类
[2]。在植物体内，这些化合物往往具有重要的生理功能，例如棉花植株各组织器官的色素腺内储存棉酚、半棉酚酮等萜类化合物用于抵抗红铃虫、烟芽夜蛾等植食性昆虫的侵害
[3]，hang等
[4]从烟草叶中分离出的新颖骨架倍半萜tabasesquiterpene B具有显著的抗烟草花叶病毒活性，天然三萜中的齐墩果酸、熊果酸、甘草酸和白桦酸等化合物都表现出较好的抗病毒活性
[5]。一些萜类化合物可用作药物或香料而具有较高的利用价值，如二萜化合物紫杉醇具有良好的抗癌活性
[6]，青蒿素对恶性疟疾具有显著抑制作用<br/>[7,8]，存在于多种植物的精油中的橙花叔醇是一种花香型的倍半萜，可作为香料用于香水、日用品生产
[9,10]。
[0003]β
‑
石竹烯是植物中普遍存在的一种双环倍半萜类化合物。药理研究表明，β
‑
石竹烯具有局部麻醉、抗炎、驱蚊虫、抗焦虑、抗抑郁作用
[11]。另外，β
‑
石竹烯具有较强的抑菌作用，是植物防御病原侵袭的植保素，例如牡荆挥发油(含43.12％β
‑
石竹烯)对大肠杆菌、枯草杆菌、四联球菌均表现出较强的抑菌效果
[12]；β
‑
石竹烯能够改变蜡状芽孢杆菌的膜通透性和完整性，导致细胞膜损伤和细胞内的内容物泄漏，最终导致细胞死亡，因此对蜡样芽孢杆菌具有一定的抗菌活性
[13]；拟南芥花柱头释放出来的(E)
‑
β
‑
石竹烯是其花的主要挥发性物质，缺少功能性(E)β
‑
石竹烯合酶或组成性过度表达该基因的拟南芥属植物容易被丁香假单胞菌EPV攻击，因此β
‑
石竹烯对丁香假单胞菌也具有一定的抑制作用
[14]。每种抗菌物质都有其自身的抗菌谱，仅对部分特异性的细菌具有抑制作用。β
‑
石竹烯对其他病菌是否具有抑制作用，对哪些病菌具有抑制作用尚未见报道。
[0004]目前，植物体内萜类化合物的生物合成途径已基本阐明，即位于细胞质中的甲羟戊酸(MVA)途径和位于质体中的甲基赤藓醇4
‑
磷酸(MEP)途径。对该过程中关键合成酶基因的研究主要集中在对上游限速酶基因，如l
‑
脱氧
‑
D
‑
木酮糖
‑5‑
磷酸还原异构酶(1
‑
deoxy
‑
D
‑
xylulose 5
‑
phosphate Reductoisomerase,DXS)，羟甲基戊二酰辅酶A还原酶(3
‑
hydroxy
‑3‑
methylglutaryl
‑
CoA Reductase,HMGR)等
[15]的生物学功能鉴定和代谢工程改造等方面，而对其合成途径下游丰富多样的萜烯合成酶基因的研究相对匮乏。分离鉴定倍半萜合酶基因对于研究倍半萜类化合物的生物合成、储存、释放和调控具有重要的意义，但是目前对烟草倍半萜生物合成途径关键基因的研究尚未见报道。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术的上述不足，提供β
‑
石竹烯及其合成基因的应用。
[0006]本专利技术的目的可通过以下技术方案实现：
[0007]β
‑
石竹烯在制备防治青枯病菌和/或野火病菌的制剂中的应用。
[0008]作为本专利技术的一种优选，β
‑
石竹烯在制备防治烟草青枯病菌和/或野火病菌的制剂中的应用。
[0009]烟草中β
‑
石竹烯合成酶基因NtTPS21在调控植物青枯病菌和/或野火病菌抗性中的应用，所述的基因NtTPS21核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
[0010]烟草中β
‑
石竹烯合成酶基因NtTPS21在制备防治青枯病菌和/或野火病菌的制剂中的应用。
[0011]有益效果：
[0012]本专利技术在烟草中分离鉴定了编码β
‑
石竹烯合成酶的基因NtTPS21，利用实时荧光定量qPCR技术，分析NtTPS21在接种青枯后不同时间的表达量，结果发现NtTPS21能够强烈响应青枯病菌。用NtTPS21的代谢主产物β
‑
石竹烯进行平板抑菌试验发现，β
‑
石竹烯对青枯病菌、野火病菌具有显著抑制效果，且这种抑制作用与浓度正相关。而在青枯病抗感种质中，NtTPS21在接种青枯的抗性材料根、茎中的表达量均显著高于在感病材料中的表达水平，说明NtTPS21及其代谢物可能在烟草对青枯病抵抗防御过程中发挥重要作用。NtTPS21基因及其代谢物有望作为靶标基因和靶标成分，用于烟草抗青枯病分子设计育种和抗青枯病药剂开发。
附图说明
[0013]图1 NtTPS21的表达模式分析
[0014](A)幼苗期NtTPS21的组织表达模式分析；(B)盛花期NtTPS21的组织表达模式分析；(C)接种黑胫病和(D)青枯病不同时间点后，NtTPS21的表达模式分析。不同字母表示在P&lt;0.05水平差异显著，下同。
[0015]图2 NtTPS21的亚细胞定位情况
[0016]图3 NtTPS21的原核表达及酶学功能鉴定
[0017]图(A)重组NtTPS21的SDS
‑
PAGE分析，M:marker；1，2：0.5mmoL/L IPTG诱导的PET空载；3，4：0.5mmoL/L IPTG诱导的NtTPS21
‑
PET；5：未经IPTG诱导的NtTPS21
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PET；红色箭头指示的为诱导出的NtTPS21的蛋白；图(B)β
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石竹烯标准品的GC
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MS图，横坐标为保留时间(min)，纵坐标为色谱响应值峰高；图(C)NtTPS21蛋白与FPP底物体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.β
‑
石竹烯在制备防治青枯病菌和/或野火病菌的制剂中的应用。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于β
‑
石竹烯在制备防治烟草青枯病菌和/或野火病菌的制剂中的应用。3.烟草中β
‑
石竹烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李依婷，杨晴，张汝兵，耿锐梅，任民，冯全福，
申请(专利权)人：中国科学院青岛生物能源与过程研究所，
类型：发明
国别省市：