过量表达黄烷酮3-羟化酶基因(AaF3H)提高青蒿中青蒿素的含量

黄烷酮3-羟化酶(flavanone 3-hydroxylase,F3H)是参与黄酮类化合物合成过程的一个关键酶。为了研究青蒿中F3H对青蒿素的影响,从青蒿中克隆到黄烷酮3-羟化酶基因(AaF3H),全长为1 095 bp,编码364个氨基酸。Southern Blot证实AaF3H基因在青蒿基因组中只有1个拷贝。通过构建AaF3H过表达载体并稳定转化青蒿来获得转基因株系,再采用HPLC测定过量表达AaF3H的转基因青蒿植株中的青蒿素含量。结果表明,过表达AaF3H转基因青蒿植株中青蒿素的含量显著升高。通过实时荧光定量PCR分析,在转基因青蒿中,作为青蒿素合成的关键酶,紫穗槐-4,11-二烯合成酶基因(AaADS)、紫穗槐-4,11-二烯氧化酶基因(AaCYP71AV1)和青蒿醛Δ11(13)双键还原酶基因(AaDBR2)的表达量显著提高。研究结果表明过量表达AaF3H基因是提高青蒿中青蒿素含量的有效方法。

青蒿MYB类转录因子AaBPF1的克隆及功能研究

青蒿素是一种从中国传统中草药青蒿(Artemisia annua L.)中分离的含有过氧基团的倍半萜内酯类化合物,青蒿素(artemisinin)及其衍生物是目前治疗效果最好的抗疟药物。但是青蒿中的青蒿素含量较低,仅为叶片干重的0.01%～1%。光作为重要的环境因子不仅影响植物的生长发育,还可调控植物体内次生代谢产物的合成。多项研究表明光能够调控青蒿中青蒿素的合成,但其调控机制尚不清楚。通过分析40μmol/m2·s红光处理的青蒿转录组数据库,筛选到青蒿MYB类转录因子AaBPF1,其基因全长为1 932 bp,编码643个氨基酸,且其表达量受红光诱导。经分析,AaBPF1基因的表达模式与青蒿素合成酶基因类似。随后,利用双荧光素酶报告系统(Dual-LuciferaseReporter Assay System)对青蒿素合成相关酶基因进行检测,并对转基因青蒿植株中目的基因表达量、青蒿素含量进行分析,结果表明,AaBPF1能够显著激活青蒿素合成酶基因中紫穗槐-4,11-二烯合成酶(amorpha-4,11-diene synthase,ADS)基因和紫穗槐-4,11-二烯氧化酶(amorpha-4,11-diene 12-hydroxylase,CYP71AV1)基因的表达。研究结果表明,转录因子AaBPF1可能通过激活青蒿素合成酶基因的表达来正调控青蒿素的合成。