一种β-橄榄烯合成酶、基因及其应用

本发明属于天然产物生物，具体涉及β-橄榄烯合成酶基因、构建体及其应用。

背景技术：

1、萜类化合物是一类由异戊二烯结构单元单个或多个聚合构成的庞大天然产物家族，某些萜类具有较好的生理活性，具有十分重要的应用价值。研究和挖掘萜类化合物新的合成酶基因资源对萜类化合物的生物技术合成具有重要的意义。

2、β-橄榄烯(β-maaliene)属于倍半萜烯类化合物，存在多种植物如黄花蒿、艾草、人参、甘松等的挥发油中，赋予了这类植物独特的风味、香味、药用生理活性等。β-橄榄烯也可用于香精香料行业的原料开发及高级香精香料的调配中，具有重要的经济价值。β-橄榄烯目前主要在植物挥发油中混合存在，由于含量较低精馏获得难度和成本较大，利用生物技术合成β-橄榄烯的研究较少，挖掘β-橄榄烯的新合成酶对其生物合成具有重要研究意义，有进一步开发的价值。

3、橡胶树中经过功能确证的β-橄榄烯合成酶基因还未见文献报道，通过基因挖掘与功能表征，鉴定橡胶树β-橄榄烯(β-maaliene)合成酶，对拓宽橡胶树除天然橡胶合成外的其他小分子化合物的研究与应用具有重要的价值。

4、本发明首次从橡胶树中克隆得到β-橄榄烯合成酶基因，可以用于高效合成β-橄榄烯，并确定其核苷酸序列以及氨基酸序列，填补了现有技术中对橡胶树中β-橄榄烯合成的基因的空白，为β-橄榄烯的生物技术合成提供了基因元件。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，本发明首先提供了一种酶，是如下a)或b)的酶：

2、a)氨基酸序列是seq id no.2的酶；

3、b)将seq id no.2所示的氨基酸序列经过一个或几个氨基酸残基的取代和/或缺失和/或添加得到的具有橡胶树β-橄榄烯合成酶活性的蛋白质。

4、其次，本发明还提供了与所述橡胶树β-橄榄烯合成酶相关的生物材料，为下述b1)至b8)中的任一种：

5、b1)编码橡胶树β-橄榄烯合成酶的核酸分子；

6、b2)含有b1)所述核酸分子的表达盒；

7、b3)含有b1)所述核酸分子的重组载体，

8、b4)含有b2)所述表达盒的重组载体；

9、b5)含有b1)所述核酸分子的重组微生物；

10、b6)含有b2)所述表达盒的重组微生物；

11、b7)含有b3)所述重组载体的重组微生物；

12、b8)含有b4)所述重组载体的重组微生物；

13、任选地，所述载体包括pesc酵母表达载体以及转基因植物表达载体；

14、任选地，所述重组微生物包括工程菌或植物细胞。

15、本发明提供的重组载体和工程菌可以直接进行培养、扩增和表达得到橡胶树β-橄榄烯合成酶，得到的大量活性橡胶树β-橄榄烯合成酶可以用于生产β-橄榄烯。

16、优选地，所述核酸分子为如下1)或2)或3)或4)或5)所示的核酸分子：

17、1)编码序列是序列表中seq id no.1的dna分子或cdna分子；

18、2)核酸序列是序列表中seq id no.1的dna分子；

19、3)与1)或2)限定的核苷酸序列具有75％或75％以上同一性，且编码权利要求1所述酶的cdna分子或基因组dna分子；

20、4)在严格条件下与1)或2)限定的核苷酸序列杂交，且编码权利要求1所述酶的cdna分子或基因组dna分子。

21、其次，本发明还提供了橡胶树β-橄榄烯合成酶在制备β-橄榄烯中的应用。

22、本发明还提供了上述生物材料在制备橡胶树β-橄榄烯合成酶或构建转基因植物或生产β-橄榄烯中的应用。

23、另外，本发明还提供了扩增编码橡胶树β-橄榄烯合成酶的核酸分子片段的引物对；

24、优选地，所述扩增引物对为：正向引物如seq id no.3所示，反向引物为seq idno.4所示。

25、本发明还提供了一种β-橄榄烯的生产方法，利用上述的橡胶树β-橄榄烯合成酶催化法尼基焦磷酸，得到β-橄榄烯。

26、本发明还提供了橡胶树β-橄榄烯合成酶或上述生物材料在香精香料的原料开发或高级香精香料的调配中的应用。

27、最后，本发明还提供了一种用于香精香料的开发或调配的生物合成产品，所述产品包括橡胶树β-橄榄烯合成酶或上述的生物材料。

28、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

29、(1)本发明首次发现了橡胶树来源的能够高效合成β-橄榄烯的合成酶基因，该基因能够主要合成β-橄榄烯，可作为潜在的芳香化合物应用于香精香料行业。

30、(2)本发明通过将合成β-橄榄烯的橡胶树β-橄榄烯合成酶基因重组得到重组载体和工程菌，并且成功构建的β-橄榄烯生产菌株，摇瓶产量高达10mg/l，为目前报道的摇瓶最高产量，为β-橄榄烯的工业化应用奠定了重要的基础。

技术特征：

1.一种酶，是如下a)或b)的酶：

2.与权利要求1所述酶相关的生物材料，为下述b1)至b8)中的任一种：

3.根据权利要求2所述的生物材料，其特征在于：所述核酸分子为如下1)或2)或3)或4)或5)所示的核酸分子：

4.权利要求1所述的酶在制备β-橄榄烯中的应用。

5.权利要求2所述的生物材料在制备橡胶树β-橄榄烯合成酶或构建转基因植物或生产β-橄榄烯中的应用。

6.扩增编码权利要求1所述酶的核酸分子片段的引物对。

7.如权利要求6所述的引物对，其特征在于，所述扩增引物对为：正向引物如seq idno.3所示，反向引物为seq id no.4所示。

8.一种β-橄榄烯的生产方法，其特征在于，利用权利要求1所述的橡胶树β-橄榄烯合成酶催化法尼基焦磷酸，得到β-橄榄烯。

9.权利要求1所述的酶或权利要求2所述的生物材料在香精香料的原料开发或高级香精香料的调配中的应用。

10.一种用于香精香料的开发或调配的生物合成产品，所述产品包括权利要求1所述的酶或权利要求2所述的生物材料。

技术总结
本发明公开了一种新的β‑橄榄烯(β‑maaliene)的合成酶、基因及其应用，属于生物技术领域。本发明首次发现了一个橡胶树Hevea brasiliensis来源的HbMaS基因的核苷酸序列和编码氨基酸序列或含有核苷酸序列和编码氨基酸序列的质粒能够用于合成β‑橄榄烯，可用于合成及调配香精香料等。本发明通过将合成β‑橄榄烯的橡胶树合成酶基因重组得到重组载体和工程菌，并且成功构建了β‑橄榄烯高产菌株，β‑橄榄烯摇瓶产量高达10mg/L，为目前报道的最高产量，为β‑橄榄烯的工业化应用奠定了重要的基础。本发明为开发利用橡胶树基因资源奠定良好的基础并提供了新的应用策略。

技术研发人员：石彬,邓小敏,陈春霞,余承焰,朱伶俐,覃强素
受保护的技术使用者：武汉软件工程职业学院（武汉开放大学）
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1