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鹽堿、干旱、高溫、凍害和洪澇等逆境脅迫嚴重影響作物的正常生長發育，是造成農作物減產和品質下降的主要原因之一，嚴重影響農業的可持續發展。另一方面，對于糧食作物和多數經濟作物來說，其功能葉片中的同化產物和衰老葉片中的營養物質不斷向產量器官的轉運，對作物產量和品質性狀的形成具有重要的作用，作物的過早衰老不僅直接影響糧食作物的產量和品質等要素，對于綠葉類作物和觀賞花卉還會影響到其貨架壽命以及觀賞價值等。 克隆葉片衰老和逆境抗性相關基因，并利用生物工程技術調控其在主要經濟作物中的表達方式和表達水平，是提高和穩定作物產量、改善作物品質性狀的有效手段，具有重大的經濟效益和社會效益。然而，很多衰老或逆境抗性相關基因在植物細胞中高表達后，在增強轉基因植株對特定脅迫的抗性、延緩植株衰老的同時，往往伴隨著對植株正常生長和發育的不利影響，如導致植株矮小、生長遲緩或產量下降等，導致該基因無法直接應用于抗逆作物的培育。如果可以特異性地表達這些基因，讓它們在特定的發育階段或脅迫條件下高表達，而在正常的生長過程中維持在較低的基礎水平，可以大大提高它們在基因工程中的應用性。 課題組前期克隆了一個植物葉片衰老的負調控因子。在轉基因植物中過表達該基因可以顯著延緩植物的衰老，并賦予植物對高鹽、干旱等脅迫的抗性，但是，轉基因植物的生長發育受到明顯抑制，導致該基因無法被直接應用于抗逆作物的育種工作。課題組前期還分離鑒定了一段含有 14 個氨基酸的多肽序列，命名為 WX01。我們對 WX01的功能研究發現其包含獨特的蛋白降解信號，能夠響應發育與環境信號，在轉錄后水平調控與它融合的目的蛋白的穩定性，從而使目的蛋白在光下正常旺盛生長的植株中降解、但在啟動衰老或者高鹽、高溫和失水等多種逆境脅迫條件下特異積累。我們利用 WX01 與前述衰老負調節因子構建了融合基因 WX02，并轉入模式植物擬南芥中，發現該融合基因可以恢復衰老負調節因子積累造成的植株矮小、生長抑制的表型，但是保留了其延緩衰老、促進光合和提高轉基因植物對高鹽、干旱等逆境脅迫的抗性的功能。課題組進一步將 WX02 融合基因轉入經濟作物大豆中進行功能驗證，獲得了可穩定遺傳的多個株系單拷貝純合轉基因大豆材料。對轉基因大豆的表型分析同樣證明，WX02 轉基因大豆對高鹽、干旱脅迫的抗性顯著提高。上述研究結果表明 WX02 融合基因在抗逆轉基因作物新品種培育中具有重要的應用價值。圍繞該項目已經申請了 2 項國家發明專利，1 項國際 PCT 專利，其中 1 項國家發明專利已經獲得授權。 

本發明涉及基因工程領域，具體地，本發明涉及一種豇豆胰蛋白酶抑制劑基因、及其應用、大量制備豇豆胰蛋白酶抑制劑的方法。如上所述本發明的發明人首先利用pcr反應從豇豆基因組dna中直接獲得cpti基因(cpti基因不含有內含子)，然后優化改造所述cpti序列，改造后的序列在大腸桿菌中的表達量和表達比活性都有顯著改進。

項目成果/簡介:本發明涉及基因工程領域，具體地，本發明涉及一種豇豆胰蛋白酶抑制劑基因、及其應用、大量制備豇豆胰蛋白酶抑制劑的方法。如上所述本發明的發明人首先利用pcr反應從豇豆基因組dna中直接獲得cpti基因(cpti基因不含有內含子)，然后優化改造所述cpti序列，改造后的序列在大腸桿菌中的表達量和表達比活性都有顯著改進。

逆轉錄病毒需要整合到宿主基因組中來完成自身的復制。當逆轉錄病毒感染宿主生殖細胞時，整合的逆轉錄病毒便會從親代傳到子代，從而形成內源性逆轉錄病毒。內源性逆轉錄病毒廣泛存在于脊椎動物基因中。絕大多數的內源性逆轉錄病毒會積累各種突變，從而在宿主基因組中失活或片段化。宿主有時會利用內源性逆轉錄病毒基因來行使自身生物學功能（圖1），這個過程在進化生物學中被稱為選配（co-option）。例如，抑制多種逆轉錄病毒復制的限制性因子Fv1以及參與到胚胎發育的Syncytins都是選配的逆轉錄病毒基因。但目前對脊椎動物中逆轉錄病毒基因選配事件尚無系統的研究。 韓管助課教授題組在756種脊椎動物基因組中系統地挖掘了逆轉錄病毒基因選配事件，共發現177個逆轉錄病毒選配事件。其中，93個選配事件涉及到逆轉錄病毒gag基因，gag基因選配事件主要發生在哺乳動物和鳥類中。84個選配事件涉及到逆轉錄病毒env基因，env基因選配事件主要發生在哺乳動物、鳥類和魚類中。通過對選配事件發生的時間進行分析，發現選配事件的數目隨著時間的推移而增多，僅有少數的選配的逆轉錄病毒基因在長時間尺度上被維持，這些結果表明逆轉錄病毒基因選配可以在脊椎動物中頻繁的發生和丟失。 一般認為，參與到病毒與宿主間進化軍備競賽的宿主基因會受到正選擇。該研究通過選擇壓力分析在很多選配的逆轉錄病毒基因中發現了正選擇的證據，表明這些基因可能參與到病毒與宿主間進化軍備競賽中。還有部分選配的逆轉錄病毒基因的進化主要受到負選擇，表明這些基因可能主要參與到非抗病毒的宿主功能之中。選配的逆轉錄病毒基因受到不同的選擇壓力表明這些選配的基因可能行使了多種宿主細胞生物學功能。總之，該研究為在脊椎動物進化過程中發生的逆轉錄病毒選配事件提供了一幅全景圖，對全面理解逆轉錄病毒和脊椎動物間互作的進化具有十分重要的意義。

該研究發掘了小麥抗旱基因TaDTG6-B并揭示了其功能獲得性等位變異調控小麥抗旱性的分子遺傳機理。

本發明公開了一種斜生纖孔菌3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶基因及其編碼的蛋白質與用途，本發明所提供的鯊烯合酶基因具有SEQ ID NO.1所示的核苷酸序列或者添加、取代、插入或缺失一個或多個核苷酸的同源序列或其等位基因及其衍生的核苷酸序列。所示基因編碼的蛋白質具有SEQ ID NO.2所示的氨基酸序列或者添加、取代、插入或缺失一個或多個氨基酸的同源序列。本發明提供的3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶基因可以通過基因工程技術提高斜生纖孔菌中樺褐孔菌醇的含量，可用于利用轉基因技術來提高斜生纖孔菌中樺褐孔菌醇含量的研究和產業化中。而這些次生代謝產物在臨床上具有巨大的應用價值，對保護人民的健康生長有所幫助。因而本發明具有很大的應用前景。

本發明提供了花生維生素E合成相關基因APG1、APG2在提高植物α生育酚含量和耐鹽性中的應用，兩基因APG1、APG2的氨基酸序列的同源性為98.6%。本發明經實驗證明，將這2個基因分別在花生中超量表達后，得到活性最高的α生育酚含量明顯提高的轉基因植株，且可明顯增強轉基因花生種子和植株的耐鹽性；將這2個基因的反義載體轉入花生后，轉基因植株的α生育酚含量明顯減少。本發明的蛋白及其編碼基因對于植物維生素E合成機制的研究，提高植物的α生育酚含量，改良植物的抗逆性具有重要的理論及實際意義，應用前景廣闊。

該研究利用兩個不同品系小鼠雜交獲得雜交小鼠，構建雜交小鼠父本與母本的Hi-C、ChIP-seq、RNA-seq等組學數據。根據雜交小鼠的多態位點和小鼠品系特異基因型把雜交小鼠組學數據分成父本來源基因組和母本來源基因組，這樣就可以在單倍型水平構建三維基因組和研究基因調控。分析表明，同源染色體具有高度相似的相互作用模式，這種相互作用模式的相似性與其等位基因的共表達水平高度相關。

帕金森病是一種是老年人群中常見的慢性、進行性、運動障礙性中樞神經系統疾病。帕金森病主要是由于大腦中缺乏多巴胺引起的．左旋多巴(Levodopa，L-dopa)為目前治療帕金森病的主要藥物．多巴胺不能夠通過血腦屏障到達大腦治療帕金森病，而 L-dopa 能夠通過血腦屏障，到達中樞神經系統，并在體內脫羧酶的作用下轉變為多巴胺，從而治療帕金森?。Ｒ姷闹委熍两鹕〉乃幬锒酁?L-dopa 及其與其他藥物的復合物，如美多芭、息寧等。在全球 500 強暢銷藥物市場中，抗帕金森治療市場超過 20 億美元。 來源于大腸桿菌的 4-羥基苯乙酸-3-羥化酶（ p-hydroxyphenylacetate3-hydroxylase ，PHAH) 具有較寬的底物范圍，可以將 L-酪氨酸轉化為 L-dopa，反應單向進行，產物均為 L 型，且該酶不會進一步氧化 L-dopa。但由于 L-酪氨酸并不是 PHAH 的最適底物，該方法催化生成 L-dopa 反應速率慢，到目前文獻報道的最高產率為 12.5g/L，并不能實際生產應用。 前期本實驗室通過對大腸桿菌芳香族氨基酸代謝途徑進行改造，已獲得從葡萄糖發酵生成 L-酪氨酸高產大腸桿菌菌株，發酵水平僅次于美國麻省理工學院與美國杜邦合作文獻報道的 L-酪氨酸發酵水平.本課題對 4-羥基苯乙酸-3-羥化酶進行突變改造，獲得了一催化反應速度大幅提升的突變體。在 L-酪氨酸的代謝途徑的基礎上，含 4-羥基苯乙酸-3-羥化酶突變體的大腸桿菌培養 38 小時轉化生成左旋多巴產率即可達 50g/L 以上，且培養發酵簡單易行為世界上首個采用此法可實現大規模工業應用的左旋多巴生產路線。目前左旋多巴市場價格約為50 萬/噸，此法生產成本遠低于左旋多巴市場價格。

帕金森病是一種是老年人群中常見的慢性、進行性、運動障礙性中樞神經系統疾病。帕金森病主要是由于大腦中缺乏多巴胺引起的．左旋多巴(Levodopa，L-dopa)為目前治療帕金森病的主要藥物．多巴胺不能夠通過血腦屏障到達大腦治療帕金森病，而 L-dopa 能夠通過血腦屏障，到達中樞神經系統，并在體內脫羧酶的作用下轉變為多巴胺，從而治療帕金森?。Ｒ姷闹委熍两鹕〉乃幬锒酁?L-dopa 及其與其他藥物的復合物，如美多芭、息寧等。在全球 500 強暢銷藥物市場中，抗帕金森治療市場超過 20 億美元。來源于大腸桿菌的 4-羥基苯乙酸-3-羥化酶（ p-hydroxyphenylacetate3-hydroxylase ，PHAH) 具有較寬的底物范圍，可以將 L-酪氨酸轉化為 L-dopa，反應單向進行，產物均為 L 型，且該酶不會進一步氧化 L-dopa。但由于 L-酪氨酸并不是 PHAH 的最適底物，該方法催化生成 L-dopa 反應速率慢，到目前文獻報道的最高產率為 12.5g/L，并不能實際生產應用。前期本實驗室通過對大腸桿菌芳香族氨基酸代謝途徑進行改造，已獲得從葡萄糖發酵生成 L-酪氨酸高產大腸桿菌菌株，發酵水平僅次于美國麻省理工學院與美國杜邦合作文獻報道的 L-酪氨酸發酵水平.本課題對 4-羥基苯乙酸-3-羥化酶進行突變改造，獲得了一催化反應速度大幅提升的突變體。在 L-酪氨酸的代謝途徑的基礎上，含 4-羥基苯乙酸-3-羥化酶突變體的大腸桿菌培養 38 小時轉化生成左旋多巴產率即可達 50g/L 以上，且培養發酵簡單易行為世界上首個采用此法可實現大規模工業應用的左旋多巴生產路線。目前左旋多巴市場價格約為50 萬/噸，此法生產成本遠低于左旋多巴市場價格。