啟動(dòng)子NtR12驅(qū)動(dòng)AhRESS基因在本生煙草發(fā)狀根產(chǎn)白藜蘆醇的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及啟動(dòng)子化R12驅(qū)動(dòng)AhRESS基因在本生煙草發(fā)狀根產(chǎn)白襲蘆醇的方法， 屬于植物基因工程領(lǐng)域。 技術(shù)背景
[0002] 白襲蘆醇(Resveratrol，簡(jiǎn)稱(chēng)Res),是一種重要的植物抗毒素，存在于虎杖、葡萄、 花生等植物中，在葡萄果皮和花生根中含量尤為豐富。它具有多種生物活性，是一種天然的 抗氧化劑，可W降低血脂，抑制血小板凝結(jié)，抗癌，抗炎，抗福射，抗衰老，防治屯、血管疾病 等。它與紫杉醇都被譽(yù)為綠色抗癌藥物。但自然界中存在的白襲蘆醇的含量較少，利用植物 基因工程技術(shù)高效生產(chǎn)白襲蘆醇是大量獲得白襲蘆醇的重要途徑。
[0003] 白襲蘆醇廣泛存在于種子植物中，作為巧類(lèi)次生代謝物，主要通過(guò)苯丙氨酸代謝 途徑合成的。劉蕾等克隆了白襲蘆醇合酶cDNA，并將其轉(zhuǎn)化花生的下胚軸、胡蘿h的下胚軸； 同時(shí)，也把花生RESS轉(zhuǎn)化酵母。許玉芬等成功構(gòu)建了花生白襲蘆醇合酶基因的酵母表達(dá)載 體，并通過(guò)電穿孔法將其整合到畢赤酵母的染色體上;成功構(gòu)建了由化i啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)的花生 白襲蘆醇合酶基因單子葉植物表達(dá)載體，分別利用農(nóng)桿菌介導(dǎo)和基因槍轉(zhuǎn)化法轉(zhuǎn)導(dǎo)甘薦。 黃國(guó)強(qiáng)等研究了白襲蘆醇合酶基因在花生根中的特異表達(dá)，研究結(jié)果表明：該基因的轉(zhuǎn)錄 表達(dá)在根的初皮部，其他組織中未見(jiàn)表達(dá);酵母浸提液處理可使該基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)明顯增 強(qiáng)。林榮華等W花生中的白襲蘆醇合酶基因?yàn)槟康幕?，?gòu)建了含目的基因的植物重組表 達(dá)載體地6RS，利用電穿孔法將PB6RS質(zhì)粒直接導(dǎo)入根癌農(nóng)桿菌LBA4404中，通過(guò)農(nóng)桿菌介導(dǎo) 將地6RS轉(zhuǎn)化煙草(云煙85)，得到了陽(yáng)性植株。
[0004] 由于白襲蘆醇的重要生理功能，近幾年，人們開(kāi)始研究利用生物技術(shù)提高植物材 料中白襲蘆醇的含量。Giovinazzo等研究者W35S啟動(dòng)子調(diào)控白襲蘆醇合酶基因進(jìn)行番茄 遺傳轉(zhuǎn)化，測(cè)定轉(zhuǎn)基因番茄中的抗壞血酸鹽與谷脫甘膚還原酶的總體水平，結(jié)果表明：轉(zhuǎn)基 因植物的抗氧化性較之野生型植物的抗氧化性有了顯著的提高。冊(cè)sken等利用油菜種子特 異表達(dá)啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)白襲蘆醇合酶基因表達(dá)，轉(zhuǎn)化油菜，同時(shí)，阻斷消耗白襲蘆醇合酶底物的 另一條支路，檢測(cè)To代油菜種巧中的Res含量，發(fā)現(xiàn)W鮮重計(jì)其最高含量為361 yg/g，同時(shí) 還獲得了品質(zhì)改善且保健性提高的油菜種巧。但目前，通過(guò)根特異啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)白襲蘆醇合 酶基因表達(dá)生產(chǎn)白襲蘆醇的研究未見(jiàn)報(bào)道。
[000引發(fā)根農(nóng)桿菌(Agrobacterium rhizogenes)是一種革蘭氏陰性±壤細(xì)菌，它能夠侵 染大多數(shù)雙子葉植物和少數(shù)單子葉植物及裸子植物，誘導(dǎo)植物產(chǎn)生發(fā)狀根(毛狀根）。發(fā)狀 根相對(duì)于正常的根，有很多優(yōu)點(diǎn)。理論上，發(fā)狀根來(lái)源于一個(gè)植物細(xì)胞，不是嵌合體，所W其 遺傳性狀穩(wěn)定，繼代多次仍然具有原始發(fā)狀根的遺傳特性;發(fā)狀根能夠在無(wú)外源激素的培 養(yǎng)基中自主生長(zhǎng)，且生長(zhǎng)速度快，易操作和調(diào)控，不受季節(jié)和地域限制;某些次生代謝產(chǎn)物 在發(fā)狀根中含量比正常根高。因此，利用發(fā)狀根生產(chǎn)次生代謝產(chǎn)物是一條可靠和有效的途 徑。
[0006] 本發(fā)明針對(duì)W上研究背景，利用發(fā)根農(nóng)桿菌介導(dǎo)pBI121-NtR12-AhRESS遺傳轉(zhuǎn)化 本生煙草，獲得根特異啟動(dòng)子化R12驅(qū)動(dòng)AhRESS表達(dá)的轉(zhuǎn)基因本生煙草發(fā)狀根，通過(guò)發(fā)狀根 液體懸浮培養(yǎng)技術(shù)，快速獲得大量發(fā)狀根，進(jìn)而用于白襲蘆醇的生產(chǎn)。該發(fā)明為利用煙草根 特異啟動(dòng)子化R12驅(qū)動(dòng)花生白襲蘆醇合酶基因 AhRESS在本生煙草發(fā)狀根中特異表達(dá)，進(jìn)而 生產(chǎn)白襲蘆醇提供了良好的基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明利用煙草根特異表達(dá)啟動(dòng)子，驅(qū)動(dòng)花生白襲蘆醇基因，構(gòu)建了PBI121-NtR12-AhRESS根特異表達(dá)載體，通過(guò)凍融法把地I121-NtR12-AhRESS導(dǎo)入發(fā)根農(nóng)桿菌;通過(guò) 發(fā)根農(nóng)桿菌介導(dǎo)把化R12:AhRESS融合基因整合到本生煙草基因組，獲得根特異啟動(dòng)子 NtRl 2驅(qū)動(dòng)AhRESS表達(dá)的轉(zhuǎn)基因本生煙草發(fā)狀根，建立了發(fā)狀根液體懸浮培養(yǎng)技術(shù)，快速獲 得大量發(fā)狀根，進(jìn)而用于白襲蘆醇的生產(chǎn)。實(shí)現(xiàn)了本生煙草發(fā)狀根生產(chǎn)白襲蘆醇。
[0008] 本發(fā)明提供了啟動(dòng)子化R12驅(qū)動(dòng)AhRESS基因在本生煙草發(fā)狀根產(chǎn)白襲蘆醇的方 法。目的在于提供煙草根特異啟動(dòng)子化R12驅(qū)動(dòng)花生白襲蘆醇合酶基因 AhRESS在本生煙草 發(fā)狀根中特異表達(dá)，進(jìn)而生產(chǎn)白襲蘆醇的技術(shù)，W便利用植物基因工程手段高效生產(chǎn)白襲 蘆醇。
[0009] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 啟動(dòng)子化R12驅(qū)動(dòng)AhRESS基因在本生煙草發(fā)狀根產(chǎn)白襲蘆醇的方法，包括W下步驟： (1)克隆煙草根特異啟動(dòng)子化R12和花生AhRESS基因； (2 )煙草根特異啟動(dòng)子NtRl 2驅(qū)動(dòng)花生AhRESS基因表達(dá)載體地1121-NtRl 2-AhRESS的構(gòu) 建； (3) 地I121-NtR12-AhRESS經(jīng)發(fā)根農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化本生煙草； (4) 轉(zhuǎn)地1121-NtR12-AhRESS本生煙草發(fā)狀根液體懸浮培養(yǎng)； 巧)轉(zhuǎn)地I121-NtR12-AhRESS本生煙草發(fā)狀根白襲蘆醇含量的檢測(cè)。
[0010] 所述步驟（1)中所述煙草根特異啟動(dòng)子化R12的序列為SEQ ID No: 1，花生AhRESS 基因的序列為沈Q ID No:2。
[00川所述步驟(2)中所述的根特異啟動(dòng)子驅(qū)動(dòng)花生白襲蘆醇合酶基因 AhRESS表達(dá)載體 出發(fā)載體為本實(shí)驗(yàn)室保存的PBI121質(zhì)粒載體，所述的啟動(dòng)子是煙草根特異性啟動(dòng)子化R12， 所述的煙草根特異性啟動(dòng)子基因化R2下游包含花生白襲蘆醇合酶基因 AhRESS。
[0012] 所述步驟（3)中發(fā)根農(nóng)桿菌為印度國(guó)際半干旱熱帶作物研究所贈(zèng)送的發(fā)根農(nóng)桿 菌，其介導(dǎo)的本生煙草遺傳轉(zhuǎn)化采用葉盤(pán)法。
[0013] 所述步驟(4)中轉(zhuǎn)pBI121-NtR12-AhRESS本生煙草發(fā)狀根液體懸浮培養(yǎng)所用培養(yǎng) 基為MS培養(yǎng)基巧00 mg/L Cef，第一次繼代培養(yǎng)基為MS培養(yǎng)基+300 mg/L Cef，第二次繼代 培養(yǎng)基為MS培養(yǎng)基+100 mg/L Cef，第Ξ次繼代培養(yǎng)基為MS培養(yǎng)基，Ξ次繼代后頭抱霉素濃 度降至0。
[0014] 所述步驟巧）中轉(zhuǎn)pBI121-NtR12-AhRESS本生煙草發(fā)狀根白襲蘆醇含量的檢測(cè)方 法為HPLC，色譜條件為:色譜柱0DS (250 mmX4.6 mmX5皿），流動(dòng)相乙臘:水(25:75)，流 速1.0 mL/min，檢測(cè)波長(zhǎng)306 nm，柱溫25°C，進(jìn)樣量10化。
[001引具體方法為： 1.煙草根特異啟動(dòng)子化R12驅(qū)動(dòng)花生白襲蘆醇合酶基因 AhRESS表達(dá)載體PBI121-NtR12-AhRESS 的構(gòu)建。
[0016] (1)克隆煙草根特異啟動(dòng)子NtR12,并連接至PMD18-T載體中，得到pMD18-NtR12載 體； (2) 地I121-NtR12-GUSA載體構(gòu)建:將地1121載體進(jìn)行酶切，切除該載體上的GUSA基因， 從pCAMBIA-1301載體中克隆GUSA基因連接至PBI121載體上，構(gòu)建PBI121-GUSA;將PBI121-GUSA載體進(jìn)行酶切反應(yīng)，切除35S啟動(dòng)子，將pMD18-NtR12載體進(jìn)行酶切反應(yīng)，將化R12啟動(dòng) 子連接至地1121 -GUSA載體中，得到地1121 -NtRl 2-GUSA載體； (3) pBI121-NtR12-AhRESS載體的構(gòu)建:克隆花生白襲蘆醇合酶基因 AhRESS基因，并連 接到地1121 -NtRl 2-GUSA載體中，得到地1121 -NtRl 2-AhRESS載體。
[0017] 2.煙草根特異啟動(dòng)子化R12驅(qū)動(dòng)花生白襲蘆醇合酶基因 AhRESS表達(dá)載體地1121-NtRl 2-AhRESS經(jīng)發(fā)根農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化本生煙草。
[0018] 在發(fā)根農(nóng)桿菌誘導(dǎo)植物產(chǎn)生發(fā)狀根的基礎(chǔ)上，利用pBI121-NtR12-AhRESS載體轉(zhuǎn) 化發(fā)根農(nóng)桿菌，通過(guò)其介導(dǎo)遺傳轉(zhuǎn)化本生煙草，獲得轉(zhuǎn)基因本生煙草發(fā)狀根。WCTAB法提取 轉(zhuǎn)基因本生煙草及對(duì)照的發(fā)狀根的DNA，分別WAhRESS基因特異引物（AhRESS-F:5' ATGGTGTCTGTGAGTGGAATTC3' 和AhRESS-R:5' TTATATGGCCACACTGCGGAGAAC 3'）和rol B基因 的上、下游弓 I 物（rol B-F : 5 ' GTCCTTGCAGTGCTAGATTT 3'和 rol B-R:5' GAAGGTGCAAGCTACCTCTC3'）進(jìn)行PCR，PCR反應(yīng)條件為94°C 5 min一（94°C 30 s一56°C 30 s 一72°C 30 s)35巧cles一72°C 10 min一4°C保存；WCTAB法提取轉(zhuǎn)基因本生煙草及對(duì)照的 發(fā)狀根的RNA，按照PrimeScript逆轉(zhuǎn)錄酶說(shuō)明書(shū)逆轉(zhuǎn)錄后，WAhRESS基因特異引物 (AhRESS-F:5 ' ATGGTGTCTGTGAGTGGAATTC3 ' 和AhRESS-R:5 ' TTATATGGCCACACTGCGGAGAAC 3'）進(jìn)行RT-PCR，PCR反應(yīng)條件為：94°C 5 min一（94°C 30 S一57°C 30 S一72°C 1.5 min) 35巧cles一72°C 10 min一4°C保存。篩選陽(yáng)性發(fā)狀根進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。
[0019] 3.轉(zhuǎn)地I121-NtR12-AhRES