转基因植物中白藜芦醇生物合成的调控

摘要

白藜芦醇(Resveratrol，Res)属芪类化合物，是一种植物保护素。它能够预防心脑血管疾病、防治癌症、具有植物雌激素以及抗氧化等作用，因此引起了人们的广泛关注。然而白藜芦醇在自然界的含量并不丰富，因此人们期望能通过植物基因工程的方法在某些植物中大量合成该化合物或者提高葡萄等自身能够合成白藜芦醇的植物中的含量。自藜芦醇通过苯丙烷类代谢途径合成，合成的关键酶是白藜芦醇合酶(resveratrol synthase，RS)，它与查尔酮合酶使用相同的底物。本研究主要是利用转基因的方法在生菜中合成白藜芦醇并提高其在转基因植物中的含量；同时我们还发现葡萄、爬山虎、虎杖等植物中合成白藜芦醇与其共生真菌有密切关系，本研究还初步探索了通过促进内生真菌的生长及真菌与宿主植物的相互作用的方法来提高植物生产白藜芦醇的含量。本论文主要涉及以下三个方面的内容： 1．根据已有的白藜芦醇合酶序列设计一对引物，利用RT-PCR的方法从葡萄科植物川鄂爬山虎(Parthenocissus hemyana)中分离到胚的长为1179bp全长编码区。该序列与葡萄中RS的核苷酸相似性达94％，并且在164位具有白藜芦醇合酶共有的保守的半胱氨酸残基。 2．把克隆得到的RS序列置于组成型启动子CaMV35S启动子的控制下，以除草剂抗性基因为选择标记，并在该表达框两侧引入MAR序列(Matrix Attachment Regions，能提高其序列间的基因的表达)，采用农杆菌介导的叶盘法转化生菜(Lactuca Sativa L．)。PCR和RT-PCR等方法证明该基因已经转化到植物中并且能够正常表达。HPLC图谱显示：转基因植物的叶片提取物图谱中有一个与白藜芦醇标准品的保留时间一致的吸收峰。电喷雾离子化质谱(ESI-Ms)显示具有该吸收峰的化合物的核质比与白藜芦醇标准品的相同，证明在转基因植物中成功合成了白藜芦醇。在不同植物中白藜芦醇的含量也是不同的，在生菜中为几十微克每克叶片鲜重。 3．从爬山虎(Caulis Parthenocissi Tricuspidatae)的内生真菌中克隆得到了白藜芦醇合成的关键酶基因——白藜芦醇合酶基因(RS)，该基因与爬山虎中RS基因的核酸序列相似性为95.25％，氨基酸序列相似性为97.45％，经rDNA的18S序列比对鉴定，该菌为枝孢霉属(Cladosporium sp．)。HPLC和ESI-MS分析表明，该菌在离体培养下也能合成与其宿主植物一样的次生代谢物——白藜芦醇。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩写表

声明

第一部分文献综述

第一章白藜芦醇及白藜芦醇合酶的研究进展

第一节白藜芦醇的研究概况

第二节白藜芦醇的生物合成途径及白藜芦醇合酶

第三节白藜芦醇基因工程的研究进展

第二章植物内生真菌的研究进展

第一节植物内生真菌概述

第二节药用植物内生真菌的研究进展

第三节内生真菌在农业上的应用研究

第四节内生真菌的分子生物学研究

第二部分实验部分

立题意义和实验设计

第一章白藜芦醇合酶基因的克隆及其对植物的转化

1.实验材料

2.实验方法

3.结果及分析

4.讨论

第二章爬山虎中合成白藜芦醇的内生真菌的研究

引言

1.实验材料

2.实验方法

3.实验结果及分析

4.讨论与展望

参考文献

作者简介

致 谢

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