煙草茄尼醇合成關(guān)鍵酶基因表達(dá)模式分析及NtSPS基因的功能研究.pdf

1、煙草是一種重要的經(jīng)濟作物，因其煙葉中富含多酚、茄尼醇、煙堿等多種有益成分而具有重要的醫(yī)藥價值。其中茄尼醇是一些重要藥物的中間體，可用于合成輔酶Q10和維生素K2等泛醌類藥物和抗癌增效劑SDB。目前，醫(yī)藥上利用的茄尼醇主要來源于廢棄煙葉，因此對煙草茄尼醇的生物合成進行研究，對茄尼醇含量的調(diào)控具有重要的意義。本研究利用超高效液相色譜和實時定量聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)方法，測定了茄尼醇含量差異顯著的煙草品種紅花大金元（含量高）和中煙90（

2、含量低）6個發(fā)育時期根、莖、葉中茄尼醇含量以及萜類代謝關(guān)鍵酶基因的表達(dá)，分析了茄尼醇積累與各關(guān)鍵酶基因表達(dá)的相關(guān)性。另外，通過克隆得到了煙草茄尼基焦磷酸合酶的基因，并對基因序列進行了生物信息學(xué)分析，最后通過構(gòu)建過表達(dá)載體，對該基因的功能進行了研究。主要的研究結(jié)果如下:
　　(1)茄尼醇在紅花大金元和中煙90的6個取樣時期茄尼醇含量:葉＞莖＞根。兩品種中7種萜類關(guān)鍵酶基因表達(dá)模式不盡相同，F(xiàn)PS、DXR、IPI、SPS、GGPPS基

3、因的表達(dá)從苗期至開花期表達(dá)量逐漸上升，在根中至現(xiàn)蕾期表達(dá)量最高，在莖、葉中開花期最高，隨后迅速下降。相關(guān)性分析表明，DXS、GGPPS與茄尼醇含量呈負(fù)相關(guān)，而FPS、DXR、SPS以及IPI基因的表達(dá)量與茄尼醇含量呈顯著和極顯著正相關(guān)。另外，根、莖中IPI基因與DXS、FPS、SPS基因的表達(dá)呈顯著和極顯著正相關(guān);葉片中SPS與FPS、IPI基因的表達(dá)呈顯著正相關(guān)，而與DXS基因的表達(dá)呈顯著負(fù)相關(guān)，HMGR與IPI基因表達(dá)呈極顯著正相關(guān)

4、。
　　(2)克隆獲得了2個SPS基因，分別命名為NtSPS1和NtSPS2，基因全長為1209、1248bp，分別編碼402和416個氨基酸，2個基因編碼的蛋白質(zhì)均屬于親水性蛋白質(zhì)，無跨膜結(jié)構(gòu)，分別定為與葉綠體和線粒體，兩基因均包括2個保守的DDxxD功能結(jié)構(gòu)域。另外，NtSPS1編碼的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定指數(shù)較高，屬于不穩(wěn)定蛋白質(zhì)，NtSPS2編碼的蛋白質(zhì)不穩(wěn)定指數(shù)較低，屬于穩(wěn)定蛋白質(zhì)。
　　(3)構(gòu)建了NtSPS1和NtSPS