枸杞類胡蘿卜素生物合成途徑關(guān)鍵基因的克隆及功能表達(dá).pdf

1、類胡蘿卜素是廣泛存于在自然界中一組結(jié)構(gòu)多樣的天然色素。在高等植物中，參與光復(fù)合體的光捕獲，保護(hù)光氧化損傷，是植物激素ABA的前體。在人體和動(dòng)物中，類胡蘿卜素作為抗氧化劑和維生素 A前體，是維持正常生命活動(dòng)不可或缺的營養(yǎng)元素。枸杞富含類胡蘿卜素且具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。然而，目前還沒有關(guān)于枸杞類胡蘿卜素生物合成基因的報(bào)道。
　　本研究利用3'RACE技術(shù)首次從枸杞中分離到類胡蘿卜素生物合成途徑的六個(gè)關(guān)鍵基因：異戊烯焦磷酸異構(gòu)酶基因（L

2、cIPI）、八氫番茄紅素合酶基因（LcPSY）、八氫番茄紅素脫氫酶基因（LcPDS）、δ-胡蘿卜素脫氫酶基因（LcZDS）、類胡蘿卜素異構(gòu)酶基因（LcCRTISO）和番茄紅素ε-環(huán)化酶基因（LcLYCE）。生物信息學(xué)分析表明這六個(gè)基因在植物中高度保守。
　　利用大腸桿菌的顏色互補(bǔ)實(shí)驗(yàn)和高效液相色譜分析（HPLC）對克隆到的基因所編碼的酶進(jìn)行生物活性鑒定。結(jié)果表明：LcIPI能夠催化異戊烯焦磷酸和二甲基烯丙基焦磷酸間的異構(gòu)化；LcP

3、SY能夠催化兩分子牻牛兒基牻牛兒基焦磷酸縮合成八氫番茄紅素；LcPDS能夠催化八氫番茄紅素脫氫生成δ-胡蘿卜素；LcZDS能夠催化δ-胡蘿卜素脫氫產(chǎn)生番茄紅素；LcLYCE能夠環(huán)化番茄紅素產(chǎn)生葉黃素?？寺〉降幕蛩幋a的酶都具有生物活性。
　　通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化體系，獲得過表達(dá)LcPSY、LcPDS、LcZDS、LcCRTISO和LcLYCE基因的煙草植株。各基因陽性轉(zhuǎn)化株的類胡蘿卜素含量均有不同程度提高。其中各基因?qū)煵蓊?/p>

4、胡蘿卜素含量的影響程度為：LcPSY>LcLYCE>LcCRTISO>LcPDS>LcZDS。
　　鹽脅迫是限制糧食作物產(chǎn)量和分布的重要環(huán)境因素之一。類胡蘿卜素在植物抵御不利逆境中發(fā)揮著重要作用。由于LcPSY基因過表達(dá)能夠大幅提高轉(zhuǎn)基因煙草的類胡蘿卜素含量，本研究分析了LcPSY基因的抗逆功能。在鹽脅迫條件下，相對空載體植株，轉(zhuǎn)基因煙草具有較大的光合速率（Pn）和葉綠素?zé)晒鈪?shù)值（Fv/Fm），較高的超氧化物歧化酶（SOD）和過