姜花萜類合成酶基因的克隆、表達及代謝調控

《姜花萜類合成酶基因的克隆、表達及代謝調控》是依託華南農業大學，由范燕萍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：姜花萜類合成酶基因的克隆、表達及代謝調控
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：范燕萍
• 依託單位：華南農業大學

項目摘要

花香是觀賞植物的重要觀賞性狀，萜烯類揮發性物質是花朵的主要香氣成分，萜類合成酶是萜類化合物代謝分支點上催化各種萜類物質合成的第一個關鍵酶，對花朵釋香起決定作用。姜花是著名的熱帶亞熱帶香型切花，花朵釋放大量的萜烯類香氣物質。採用釋香性狀差異顯著的種類、不同組織器官和不同花發育階段姜花材料比較其萜類合成酶類基因表達的差異，找出決定萜類香氣物質的關鍵基因，通過基因超表達、RNAi干涉和原核表達研究其功能。通過該項研究，可獲得具有自主智慧財產權的香氣基因，為今後利用該類基因改造花卉的芳香性狀，培育具有香氣的花卉品種打下基礎。

結題摘要

花香是觀賞植物的重要觀賞性狀，萜烯類揮發性物質是花朵的主要香氣成分，萜類合成酶是萜類化合物代謝分支點上催化各種萜類物質合成的第一個關鍵酶，對花朵釋香起決定作用。姜花是著名的熱帶亞熱帶香型切花，花朵釋放大量的萜烯類香氣物質。本課題利用RT-PCR與RACE相結合的方法，從白姜花花瓣中克隆出HcTPS1，HcTPS2，HcTPS6，HcTPS7和HcTPS8等萜類合成酶基因的cDNA和DNA全長，5個基因都在有香味的白姜花和金姜花中表達，而在不香的紅姜花和園瓣姜花中不表達，它們都只在姜花的花瓣、花萼、雄蕊和雌蕊等花器官中表達，營養器官不表達，表達進程與開花釋香進程相一致；且葉片在受傷害、蟲害和茉莉酸甲酯誘導下高量表達；原核表達結合體外功能分析結果表明， HcTPS1多產物的沉香醇合成酶，HcTPS2和HcTPS8都是特異單產物的沉香醇合成酶，HcTPS6為香葉醇合成酶，HcTPS7為檜烯合成酶，其中HcTPS2和HcTPS8是能催化兩種前體底物GPP和FPP形成單萜和倍半萜的雙功能酶；基因定位實驗結果表明HcTPS1，HcTPS7 和HcTPS8都定位於質體，可利用質體庫中的底物形成相應的產物；利用hiTAIL-PCR技術克隆出白姜花萜類合成酶基因HcTPS1 和HcTPS2 5′端的上游序列，構建GUS報告基因融合植物表達載體並通過農桿菌介導轉化菸草，通過GUS染色和酶活測定結果表明，HcTPS1 和HcTPS2啟動子片段僅能驅動GUS基因在菸草花部特異表達，且表達規律與開花時期一致，即花蕾期不表達，盛花期高表達，說明HcTPS1和HcTPS2啟動子具有花部組織特異性，為花特異啟動子和花成熟調控啟動子；不能驅動GUS基因根、莖、葉中表達，但在傷害誘導和茉莉酸甲酯誘導下，GUS基因均能得到表達，說明其為傷害和茉莉酸甲酯誘導的誘導型啟動子，且傷害誘導下驅動GUS基因表達的能力顯著高於CaMV 35S啟動子驅動外源基因表達的能力，表現出強啟動子的特徵；構建了HcTPS2啟動子和HcTPS1的植物融合表達載體，採用農桿菌介導的葉盤法轉化菸草，轉基因菸草花朵能揮發出大量的沉香醇。 通過該項研究，獲得多個具有自主智慧財產權的重要花香基因和具有重要調控花香基因表達的啟動子，為今後利用該類基因和啟動子改造花卉的芳香性狀，培育具有香氣的花卉品種打下了堅實的基礎。