紅豆杉bZIP轉錄因子TmbZIP1對紫杉醇生物合成的調控機制研究

《紅豆杉bZIP轉錄因子TmbZIP1對紫杉醇生物合成的調控機制研究》是依託山東大學，由蒲高斌擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：紅豆杉bZIP轉錄因子TmbZIP1對紫杉醇生物合成的調控機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：蒲高斌
• 依託單位：山東大學

中文摘要

紫杉醇抗癌作用明顯，僅微存於紅豆杉屬植物樹皮中。紅豆杉野生資源匱乏，難以滿足需求。利用轉錄因子調控代謝途徑多個基因的表達是提高藥效成分含量的有效方法之一。有關紅豆杉紫杉醇合成的轉錄調控研究尚未見報導。本研究擬在獲得南方紅豆杉bZIP家族轉錄因子基因TmbZIP1的基礎上，開展TmbZIP1對DBTNBT及紫杉醇合成其它相關基因的轉錄調控研究，包括：TmbZIP1的亞細胞定位、轉錄激活活性、組織特異性表達分析，初步揭示該基因的功能；利用EMSA及定點突變技術，確定TmbZIP1與DBTNBT啟動子核心結合序列；分析誘導子MeJA處理下該基因及紫杉醇生物合成相關基因的表達變化，探討該基因對紫杉醇合成相關基因表達的調控關係；TmbZIP1過表達和RNAi轉基因紅豆杉細胞系的獲得及其紫杉醇合成相關基因表達、紫杉醇含量分析，確定該基因在紅豆杉紫杉醇合成中的作用，為解析紫杉醇合成調控機制奠定基礎。

結題摘要

本研究主要開展了4個方面的研究：1、分析了TmbZIP1 的亞細胞定位、轉錄激活活性、組織特異性表達，發現TmbZIP1在莖和葉中高表達，表達不受MeJA誘導，蛋白不具有轉錄激活活性，推測可能不是一個轉錄因子。2、完成了DBTNBT啟動子關鍵區段的篩選、鑑定及其功能的驗證。3、利用酵母單雜交系統，從南方紅豆杉cDNA文庫中獲得了25個可能與DBTNBT 啟動子關鍵區段結合的蛋白基因，並利用EMSA及定點突變技術，證實了其中的TmWRKY1、脂轉移酶基因片段、 DNA損傷誘導蛋白基因片段與DBTNBT啟動子核心序列結合。4、驗證了TmWRKY1在紫杉醇合成中的作用及其對紫杉醇合成相關基因表達的調控關係。包括：發現TmWRKY1定位於細胞核中；證實了TmWRKY1具有轉錄激活活性；發現TmWRKY1受MeJA誘導上調錶達，推測其可能介導了MeJA信號參與調控紫杉醇的生物合成；獲得了過表達TmWRKY1的轉基因紅豆杉愈傷組織，並利用PCR及RT-PCR證實了其轉基因特性；發現過表達系OX1-OX4 的紫杉醇含量均高於對照，其中的OX1含量最高，OX2含量最少；亦發現OX1 中TASY、DBAT、GGPPS、DBTNBT表達均明顯上調。OX2中DBAT、GGPPS與DBTNBT表達上調。總之，TmWRKY1可通過上調其靶基因DBTNBT及2-3個其他紫杉醇合成關鍵酶基因表達來提高紫杉醇含量。總之，完成了TmWRKY1在紅豆杉紫杉醇合成中的作用及其對紫杉醇合成相關基因的調控關係的研究，為全面解析紫杉醇生物合成的分子調控機制奠定了基礎。