CN101955954A - 微孔草△-6脂肪酸脱氢酶基因(Ms-△6-FAD)及用途 - Google Patents
微孔草△-6脂肪酸脱氢酶基因(Ms-△6-FAD)及用途 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶(Ms-Δ6-FAD)基因的序列,以及这种基因序列的制备方法和用途。微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶(Ms-Δ6-FAD)基因的制备是用微孔草基因的RNA反转录为cDNA,再根据其它植物的(Ms-Δ6-FAD)基因保守区设计相应的简并引物与巢式引物进行扩增得到微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶(Ms-Δ6-FAD)基因的全长翻译区核苷酸序列;本发明的微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶(Ms-Δ6-FAD)基因可用在油料作物、牧草作物以及其它的植物或非植物的转基因工作中。
Description
技术领域
本发明涉及一种新的基因序列,以及这种基因序列的制备方法和用途,确切讲本发明涉及微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶(Ms-Δ6-FAD)基因及其制备与用途。
背景技术
γ-亚麻酸(γ-linolenic acid,GLA)是一种多功能油脂成分。许多研究表明GLA具有多种重要的生理活性作用,它在机体的物质代谢和生理调控上发挥着十分重要的作用:降血脂、抗血栓性心脑血管、预防和治疗高血压、动脉粥样硬化、增强人体的免疫功能,G L A还具有抗革兰氏阴性菌和阳性菌、抗HIV感染、抗肿瘤、抗多种炎症、抗脂质过氧化、抑制溃疡和增强胰岛素和减肥等方面的作用,参见董杰明等“γ-亚麻酸的保健作用”《卫生研究》2003,32(3):299-301。Δ6-脂肪酸脱氢酶(Δ6-FAD)基因是介导GLA合成的关键酶基因。
发明内容
本发明提供一种取自我国特有物种-微孔草的Δ-6脂肪酸脱氢酶基因,以及这种基因的制备方法及用途。
微孔草(Microula sikkimensis Hemsl.)系紫草科微孔草属,为二年生草本植物,主要分布于陕西西南部、甘肃、青海、四川西部、云南西北部、西藏藏东和南部,参见:中国科学院中国植物志编辑委员会《中国植物志》北京:科学出版社,1990 151-175。
本发明所涉及的微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因制备方法是:首先提取微孔草的RNA,再反转录为cDNA;利用GenBank中已公布的其它植物的Δ-6脂肪酸脱氢酶基因的核苷酸序列和氨基酸序列进行同源性分析,根据保守区设计合成一对简并引物P1、P2;以得到的微孔草cDNA为模板扩增得到微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因核心片段核苷酸序列;根据测序得到的Ms-Δ6-FAD基因核心片段序列分别设计微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因特异引物5’端外侧引物P3和巢式引物P4,分别与GeneRacerTM试剂盒中自带的5’P和5’NP配对,以微孔草cDNA为模板,进行5’外侧和巢式PCR扩增反应,得到5’末端核苷酸序列;同样根据测序得到的微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因核心片段序列分别设计微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因特异引物3’端外侧引物P5和巢式引物P6,分别与GeneRacerTM试剂盒中自带的3’P和3’NP配对,以微孔草cDNA为模板,进行3’外侧和巢式PCR扩增,得到3’末端核苷酸序列;根据已克隆到的微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因5’和3’末端核苷酸序列,设计与该基因编码区两端特异的引物P7、P8,扩增得到微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因的全长翻译区核苷酸序列。
在P7、P8引物的5’端分别加入NcoⅠ和Bste Ⅱ酶切位点序列,便于后期的基因编码区与植物表达载体重组。
采用的相关引物均由大连宝生物合成(宝生物工程有限公司,辽宁省大连市经济技术开发区东北二街19号,邮编116600),序列如下:
P1:5’-TAYAGSAAGCTTGTGTTTGAG-3’
P2:5’-ARTTCTTSGGGAGCGGCTTGG-3’
P3:5’-CGGAAAGACAATTTGCAAACAGAATACC-3’
P4:5’-TACCCAAACAGACTCAAAAAACAAAACC-3’
5’P为:5’-CGACTGGAGCACGAGGACACTGA-3’,
5’NP为:5’-GGACACTGACATGGACTGAAGGAGTA-3’;
P5:5’-TGGTACCCATTGCTTCTTTCTTATTTGC-3’
P6:5’-AATATAATTGTGCATCATTCTCTAAGGC-3’
3’P为:5’-GCTGTCAACGATACGCTACGTAACG-3’,
3’NP为:5’-CGCTACGTAACGGCATGACAGTG-3’
P7:5’-CTCCCATGGATGGCTGCTAAAATC-3’
P8:5’-GGCGGTCACCTCAGCTAATCTTAACCA-3’
其中:R=A or G;Y=C or T;S=C or G。
本发明所涉及的微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因(Ms-Δ6-FAD)可在油料作物的转基因工作中应用,也可在牧草等作物的转基因工作中应用,也可在除油料作物和牧草等作物外的其它植物的转基因工作中应用,可在除植物外的其它生物的转基因工作中应用。
微孔草富含γ-亚麻酸(表1),参见:高有为,樊铁“微孔草-一种待开发的富含γ-亚麻酸的新油源”。《中国粮油学报》199813(2):22-24。
表1微孔草和其它植物油的γ-亚麻酸的含量比较
油品 | 月见草油 | 琉璃苣油 | 黑穗醋栗油 | 微孔草油 |
种子含油率% | 20 | 30 | 30 | 40-45 |
γ-亚麻酸含量% | 8-10 | 19-25 | 11-138 | 8.1 |
由表可以看出,微孔草种子油中γ-亚麻酸的百分含量与月见草相近,但因其种子含油率高,所以单位公斤种子产γ-亚麻酸高于月见草。微孔草是我国特有的珍稀油料植物,对其加以开发和利用,获得拥有自主知识产权的Δ-6脂肪酸脱氢酶基因,有着重要的理论和实践意义;其次,由于微孔草具有耐寒,耐旱,喜强光照的特性,使微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因(Ms-Δ6-FAD)的转基因工程中有极佳的应用前景,而且是一种很好的转基因材料。
具体实施方式
以下提供具体实施方式及相关实验数据:
一、以微孔草为材料提取RNA,反转录为cDNA
微孔草(Microula sikkimensis Hemsl.)块根采自甘南天祝,在人工气候箱中培养,长出植株后取其新鲜叶片作为实验材料。按上海生工(上海生工生物工程技术服务有限公司,上海市松江区车墩工业区香闵路698号,邮编201611)UNIQ-10柱式Trizol总RNA抽提试剂盒说明书进行RNA提取。按照宝生物(宝生物工程有限公司,辽宁省大连市经济技术开发区东北二街19号,邮编116600)PrimeScriptTM 1st Strand cDNA Synthesis Kit说明书进行反转录,得到cDNA。
本发明经相关实验表明,采用微孔草的叶片提取其RNA较采用其它组织提取RNA更为方便,并且本发明提取的Δ6-FAD基因在叶片中表达,因此在植物抗逆过程中保持膜脂流动性,发挥着更重要的作用。
二、微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因核心片段RT-PCR扩增
利用GenBank中已公布的琉璃苣,蓝蓟,月见草和黑穗醋栗等植物Δ-6脂肪酸脱氢酶基因的核苷酸序列和氨基酸序列进行同源性分析,根据保守区设计一对简并引物P1、P2。
在200μl PCR管中依次加入下列组分配置PCR反应液:
Total 25μl
轻轻混匀,PCR反应条件为:
94℃ 预变性5min
72℃ 延伸10min
4℃ ∞
反应结束后用1%的琼脂糖凝胶电泳对PCR产物进行检测。
将目的片段与克隆载体的连接,转化至E.coli DH5α感受态细胞,经菌落PCR鉴定后选取阳性克隆由上海生工进行测序,得到微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因核心片段,长度为1027bp。
三、微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因5’和3’末端的克隆(5’-RACE和3’-RACE)
3.1微孔草总RNA反转录前处理(按照Invitrogen RACE试剂盒操作指南进行)3.1.1微孔草总RNA脱磷酸基团
脱磷酸基团反应:
(1)取1.5ml离心管置于冰上,依次加入下列试剂:
Total Volume 10μl
(2)轻轻混匀,短暂离心收集液体。
(3)50℃温育1h,短暂离心后置于冰上。
RNA沉淀反应:
(1)加入90μl DEPC水、100μl酚∶氯仿(25∶24),漩涡震荡30s。
(2)20℃下12000rpm离心5min,吸取上清(约100μ1)转移至新的离心管中。
(3)依次加入2μl l0mg·ml-1Mussel Glycogen、10μl 3mol·L-1NaAc(pH5.2)
和220μl 95%乙醇,颠倒混匀,冰浴10min。
(4)4℃、12000rpm离心20min,弃上清,小心不要弃掉沉淀,加入500μl 70%
乙醇,颠倒混匀。
(5)4℃、12000rpm离心20min,小心吸去乙醇,再次离心弃去残留乙醇。
(6)20℃下干燥沉淀1-2min,加入7μl DEPC水溶解,为下步去帽反应备用。
3.1.2mRNA去除帽子结构
去帽反应:
(1)取1.5ml离心管置于冰上,依次加入下列试剂:
Total Volume 10μl
(2)轻轻混匀,短暂离心收集液体。
(3)37℃温育1h,短暂离心后置于冰上
RNA沉淀反应:方法同3.1.1。
3.1.3去帽后的mRNA和RNA oligo连接
连接反应:
(1)在含有0.25μg GeneRacerTM RNA Oligo的离心管中加入7μl上述反应液,轻轻混匀,短暂离心收集液体。
(2)65℃温育5min,消除RNA二级结构。
(3)冰浴2min,短暂离心。
(4)依次加入以下试剂:
Total Volume 10μl
(5)轻轻混匀,短暂离心。
(6)37℃温育1h,短暂离心后置于冰上。
RNA沉淀反应:方法同3.1.1。沉淀用10μl DEPC水溶解。
3.2第一链cDNA的合成
(1)在上述获得的10μl ligated RNA中加入下列试剂:
(2)轻轻混匀,短暂离心收集液体。
(3)65℃温育5min以除去RNA二级结构,冰浴1min,短暂离心收集液体。
(4)于冰上依次加入下列试剂:
Total Volume 20μl
(5)轻轻混匀,短暂离心收集液体。
(6)25℃温育5min,50℃温育1h,70℃温育5min,冰浴2min,短暂离心收集液体。
(7)加入1μl RNase H(2U·μl-1),37℃温育20min,短暂离心收集液体。
(8)-20℃保存备用或即可进行5’和3’外侧PCR扩增反应。
3.3 5’末端PCR扩增
根据已测序得到的Δ-6脂肪酸脱氢酶基因核心片段序列分别设计5’端外侧引物P3和巢式引物P4,分别与GeneRacerTM试剂盒中自带的5’P和5’NP配对。以3.2中所述获得的微孔草cDNA为模板进行5’外侧和巢式PCR扩增反应。
5’外侧PCR扩增
在200μl PCR管中按下列组分配置PCR反应液:
Total 25μl
轻轻混匀,短暂离心,PCR反应体系如下:
94℃ 预变性5min
72℃ 延伸10min
4℃ ∞
取5μl PCR产物进行1.0%琼脂糖凝胶电泳,检测目的片段。
5’巢式PCR扩增
在200μl PCR管中按下列组分配置PCR反应液:
Total 25μl
轻轻混匀,短暂离心,PCR反应体系如下:
94℃ 预变性5min
72℃ 延伸10min
4℃ ∞
取5μl PCR产物进行1.0%琼脂糖凝胶电泳,检测目的片段。
胶纯化和回收获得的目的基因5’端PCR产物,连接到克隆载体,转化至E.coli DH5α感受态细胞,经菌落PCR鉴定后选取阳性克隆由上海生工进行测序。
3.4 3’末端PCR扩增
根据已测序得到的微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因核心片段序列分别设计3’端外侧引物P5和巢式引物P6,分别与GeneRacerTM试剂盒中自带的3’P和3’NP配对。以3.2中所述获得的微孔草cDNA为模板进行5’外侧和巢式PCR扩增。
3’外侧PCR扩增
在200μl PCR管中依次配置下列PCR反应液:
Total 25μl
轻轻混匀后短暂离心,PCR反应条件如下:
94℃ 预变性5min
72℃ 延伸10min
4℃ ∞
取5μ1PCR产物进行1.0%琼脂糖凝胶电泳,检测目的片段。
3’巢式PCR扩增
在200μl PCR管中依次配置下列PCR反应液:
Total 25μl
轻轻混匀后短暂离心,PCR反应条件如下:
94℃ 预变性5min
72℃ 延伸10min
4℃ ∞
取5μl PCR产物进行1.0%琼脂糖凝胶电泳,检测目的片段。
胶纯化和回收获得的目的基因3’端PCR产物,连接到克隆载体,转化至E.coli DH5α感受态细胞,经菌落PCR鉴定后选取阳性克隆由上海生工进行测序。
经过测序,5’和3’RACE巢式PCR扩增产物分别为533bp和437bp,与前述所得到的微孔草Δ6-脂肪酸脱氢酶核心片段都有部分核苷酸重叠,并且在与GeneBank中比对发现扩增出来的片段与其他植物Δ6-脂肪酸脱氢酶基因5’和3’端具有同源性。因此,扩增得到的5’和3’RACE-PCR产物分别为同一cDNA的5’和3’端。
四、PCR扩增翻译区全长序列
根据已克隆到的微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因的5’和3’末端核苷酸序列,设计与该基因编码区两端特异的引物P7、P8,扩增得到微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因的全长翻译区核苷酸序列。在引物的5’端分别加入NcoⅠ和BsteⅡ酶切位点序列,便于后期的基因编码区与植物表达载体重组。
在200μl PCR管中依次配置下列PCR反应液:
Total 25μl
轻轻混匀后短暂离心,PCR反应条件如下:
98℃ 预变性5min
72℃ 延伸10min
4℃ ∞
取5μl PCR产物进行1.0%琼脂糖凝胶电泳,检测目的片段。
胶纯化和回收获得的目的基因PCR产物,连接到克隆载体,转化至E.coliDH5α感受态细胞,经菌落PCR鉴定后选取阳性克隆由上海生工进行测序。得到全长为1351bp的微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因cDNA序列。
Claims (7)
1.微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因,其特征是SEQ No:1。
2.权利要求1所述的微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因制备方法,其特征是将提取的微孔草RNA反转录为cDNA;利用GenBank中已公布的其它植物的Δ-6脂肪酸脱氢酶基因的核苷酸序列和氨基酸序列进行同源性分析,根据保守区设计合成一对简并引物P1、P2;以得到的微孔草cDNA为模板扩增得到微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因核心片段核苷酸序列;根据测序得到的HPT基因核心片段序列分别设计微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因特异引物5’端外侧引物P3和巢式引物P4,分别与GeneRacerTM试剂盒中自带的5’P和5’NP配对,以微孔草cDNA为模板,进行5’外侧和巢式PCR扩增反应,得到5’末端核苷酸序列;同样根据测序得到的微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因核心片段序列分别设计微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因特异引物3’端外侧引物P5和巢式引物P6,分别与GeneRacerTM试剂盒中自带的3’P和3’NP配对,以微孔草cDNA为模板,进行3’外侧和巢式PCR扩增,得到3’末端核苷酸序列;根据已克隆到的微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因5’和3’末端核苷酸序列,设计与该基因编码区两端特异的引物P7、P8,扩增得到微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因的全长翻译区核苷酸序列。
3.权利要求2所述的微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因制备方法中所用的相关引物,其特征是:
上游引物P1为:
P1:5’-TAYAGSAAGCTTGTGTTTGAG-3’
下游引物P2为:
P2:5’-ARTTCTTSGGGAGCGGCTTGG-3’
P3:5’-CGGAAAGACAATTTGCAAACAGAATACC-3’
P4:5’-TACCCAAACAGACTCAAAAAACAAAACC-3’
5’P为:5’-CGACTGGAGCACGAGGACACTGA-3’,
5’NP为:5’-GGACACTGACATGGACTGAAGGAGTA-3’;
P5:5’-TGGTACCCATTGCTTCTTTCTTATTTGC-3’
P6:5’-AATATAATTGTGCATCATTCTCTAAGGC-3’
3’P为:5’-GCTGTCAACGATACGCTACGTAACG-3’,
3’NP为:5’-CGCTACGTAACGGCATGACAGTG-3’
P7:5’-CTCCCATGGATGGCTGCTAAAATC-3’
P8:5’-GGCGGTCACCTCAGCTAATCTTAACCA-3’
其中:R=A+G;Y=C+T;S=C+G。
4.权利要求1所述的微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因在油料作物的转基因工作中的应用。
5.权利要求1所述的微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因在牧草作物的转基因工作中的应用。
6.权利要求1所述的微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因在除权利要求4或5所述的植物外的植物中的转基因工作中的应用。
7.权利要求1所述的微孔草Δ-6脂肪酸脱氢酶基因在除植物外的其它生物的转基因工作中的应用。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20110126 |