一种甜菜碱合成途径中的甲基转移酶基因及其利用

摘要

本发明公开了一种甜菜碱合成途径中的甲基转移酶基因及其修饰和利用；其方法是从嗜盐隐杆藻克隆出甘氨酸肌氨酸N-甲基转移酶基因(ApGSMT2)和二甲基甘氨酸N-甲基转移酶基因(ApDMT2)，用高等植物偏爱的密码子取代ApGSMT2和ApDMT2中在高等植物中出现机率较低的密码子产生基因ApGSMT2d和ApDMT2d基因，采用蛋白质定位导肽序列与甲基转移酶基因融合的方法构建出编码产物分别定位于叶绿体的系列基因。ApGSMT2以甘氨酸、肌氨酸为底物催化甘氨酸甲基化，ApDMT催化二甲基甘氨酸的甲基化，二者协同催化甘氨酸甜菜碱的合成。将ApGSMT2/ApDMT2或它们的修饰基因协同转入玉米、小麦、棉花、大豆和烟草等作物，细胞积累了高浓度的甘氨酸甜菜碱，显著提高植株的抗逆性。

主权项

一种蓝细菌甜菜碱合成途径中的甲基转移酶基因，其特征是：所述基因为ApTpGSMT2d和ApTpDMT2d，是将ApGSMT2d和ApDMT2d分别与定位叶绿体蛋白的导肽编码区融合，获得的转基因表达产物定位于叶绿体的融合基因，其中ApTpGSMT2d产生的融合蛋白氨基酸序列如SEQ ID NO．13所示，ApTpDMT2d产生的融合蛋白氨基酸序列如SEQ ID NO．14所示；所述ApGSMT2d和ApDMT2d基因是用禾谷类植物偏爱的密码子代替ApGSMT2和ApDMT2在高等植物中出现频率低的密码子、人工合成获得，ApGSMT2d的核苷酸序列如SEQ ID NO．9所示，所述ApDMT2d的核苷酸序列如SEQ ID NO．10所示；所述ApGSMT2和ApDMT2是指从嗜盐隐杆藻（Aphanothece halophytica）中克隆出的甘氨酸甜菜碱合成途径中的甘氨酸肌氨酸N‑甲基转移酶基因ApGSMT2和二甲基甘氨酸N‑甲基转移酶的基因ApDMT2，其中ApGSMT2的核苷酸序列如SEQ ID NO.5所示，ApDMT2的核苷酸序列如SEQ ID NO.7所示。