rolB基因对颠茄表型发育和托品烷生物碱合成的影响

作     者：敖雯雯 谭艾娟 马炳南 穆德会 路星星 潘航 张明生 强玮 AO Wen-wen;TAN Ai-juan;MA Bing-nan;MU De-hui;LU Xing-xing;PAN Hang;ZHANG Ming-sheng;QIANG Wei

作者机构：贵州大学生命科学学院/农业生物工程研究院山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室贵州贵阳550025 

出 版 物：《药学学报》 (Acta Pharmaceutica Sinica)

年 卷 期：2023年第58卷第6期

页      面：1705-1712页

核心收录：

学科分类：100703[医学-生药学] 1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(32200225) 贵州省省级科技计划项目(黔科合基础-ZK 一般096) 贵州大学培育项目(贵大培育51号) 贵州大学引进人才科研项目(贵大人基合字 58) 贵州省中药材现代产业技术体系建设项目(GZCYTX-02) 国家喀斯特石漠化防治工程技术研究中心建设项目(2012FU125X13) 贵州省生物学一流学科建设项目(GNYL 009) 

主　　题：rolB基因 颠茄 东莨菪碱 山莨菪碱 莨菪碱 

摘      要：发根农杆菌pRiA4质粒上的rol基因是促进次生代谢的强效基因,可利用rol基因对颠茄进行分子育种以提升颠茄中托品烷生物碱(tropane alkaloids, TAs)含量。本研究将rolB基因在颠茄植株中进行超表达,为了研究rolB基因对颠茄TAs生物合成的影响,分析了转基因颠茄的表型、TAs含量及TAs合成途径中关键酶基因的表达水平。结果表明,转基因颠茄根系发达,叶片增大、叶片鲜重增加、叶片颜色加深,花朵增大、花形改变,雌蕊高度降低,花粉活力下降。转基因颠茄茎中TAs的含量显著高于对照,东莨菪碱、山莨菪碱、莨菪碱的含量分别为对照的2.11~2.91、1.23~2.37、4.88~5.20倍。与对照组相比, TAs合成途径中的关键酶基因N-甲基腐胺转移酶(PMT)、吡咯烷聚酮合酶(PYKS)、托品酮还原酶I (TRI)、芳香族氨基酸氨基转移酶4 (ArAT4)、UDP-糖基转移酶1 (UGT1)和莨菪碱6-β-羟化酶(H6H)的表达上调,且托品酮还原酶II (TRII)作为代谢分流基因表达下调。研究表明rolB基因通过增强TAs合成途径代谢流和减弱竞争支路代谢分流,增强了颠茄根中TAs的合成能力和茎中的积累。本研究为利用rolB基因进行高产TAs颠茄的分子育种奠定了基础。