烟叶烟碱含量与腐胺N-甲基转移酶基因表达间的相关性

为探明烟碱合成与积累机制,采用大田试验方法,测定云烟87和红花大金元在四川省6个产区烤后烟叶的烟碱含量,检测其在旺长期、现蕾期及成熟期PMT基因的表达量,并分析PMT基因表达量与烟碱含量之间的相关性。结果表明:四川不同产区不同烤烟品种的烟碱含量差异较大,云烟87和红花大金元在古蔺烟区烟碱含量最高,分别为3.40%和4.37%;云烟87在米易烟区烟碱含量最低,为1.27%,红花大金元在会理烟区烟碱含量最低,为1.36%。经相关性分析,2个品种的烟碱含量均与成熟期PMT基因表达量呈极显著正相关,与现蕾期基因表达量呈显著(红花大金元)或极显著(云烟87)正相关。PMT基因表达量是影响烟碱含量的决定因素之一。

烟草打顶对腐胺N-甲基转移酶基因表达的影响

水培65d的烟株进行打顶后,测定打顶和不打顶烟株上部叶中烟碱含量。分别提取根中总RNA,以腐胺N-甲基转移酶基因(PMT)特异引物、肌动蛋白基因(actin)为内参作半定量RT-PCR分析;同时将提取的总RNA转膜,用地高辛标记PMTRT-PCR产物作探针,进行Northern杂交分析的结果表明,打顶后的上部烟叶中烟碱含量和PMT基因表达量显著增加。

钾营养调控烟草烟碱生物合成关键基因研究

为明确钾营养供应对烟碱生物合成的影响规律,采用定量PCR和气相色谱-质谱联用法,研究不同供钾量条件下,烟草叶片烟碱含量和根系腐胺N-甲基转移酶(PMT)与喹啉酸磷酸核糖基转移酶(QPT)的表达情况。结果表明,低钾供应会增加烟叶的烟碱含量、促进根系PMT基因的表达;高钾供应对烟叶的烟碱合成和根系的PMT基因表达具有明显的抑制效应。低钾处理后再恢复正常钾供应水平,可显著降低由低钾供应对烟碱合成和PMT基因表达的促进作用。不同的供钾水平同样影响QPT基因的表达水平,但与烟碱积累量的变化不存在明显的相关性。因此,烟草植株的烟碱含量受供钾水平的影响,钾可能通过控制根系腐胺N-甲基转移酶基因的表达来影响烟叶中烟碱的积累。

烤烟根系激素水平、GS、PMT对氮素形态的响应

通过水培试验,探讨了不同氮素形态对烤烟苗期根系激素水平与氮代谢酶的影响。研究结果表明,外源铵态氮对烤烟根系及叶片的谷氨酰胺合成酶(GS)具有一定的诱导作用,饼肥浸提液对烤烟叶片GS有激活作用、对根系GS有抑制作用;外源铵态氮对根系烟碱合成关键酶N-甲基腐胺转移酶(PMT)活性有激活作用;不同氮素形态对根系激素的影响不同,纯铵态氮处理的IAA含量最高,纯硝态氮处理的ABA含量最高,铵态氮与硝态氮1∶1处理的ZR含量最高,浸提液对IAA,ABA,ZR,IAA/ABA,ZR/ABA有明显的激活作用。

过表达内源PMT和H6H基因对颠茄发根托品烷类生物碱合成的影响

颠茄是我国药典规定的托品烷类生物碱包括东莨菪碱和莨菪碱最主要的商业栽培的药源植物。本研究采用基于发根的基因表达系统,农杆菌介导遗传转化颠茄,潮霉素筛选获得转颠茄自身PMT和H6H基因发根;基因组PCR鉴定转基因发根;液体摇床培养后,HPLC测量莨菪碱和东莨菪碱含量;qPCR检测颠茄PMT和H6H基因表达水平。基因组PCR检测获得5个双基因共转化颠茄发根系,其中2个发根系(PH2和PH14)的总生物碱含量得到显著提高,最高的PH2总生物碱含量为非转基因发根的2.7倍;另外3个转基因发根系总生物碱含量与对照相比没有显著性差异。4个转基因发根系(PH2、PH32、PH14和PH20)东莨菪含量都有提高,其中PH2东莨菪碱含量比对照提高了8.2倍。基因表达量与生物碱含量结果基本一致,说明颠茄发根中PMT和H6H两者同时维持高水平表达可以极大程度的促进东莨菪碱积累。