基于转录组测序的毛萼香茶菜Ⅱ型二萜合酶的挖掘与功能鉴定

目的从毛萼香茶菜中挖掘Ⅱ型二萜合酶并进行功能鉴定。方法利用转录组测序和生物信息学分析技术从毛萼香茶菜的根、茎、叶、顶芽4种组织中挖掘Ⅱ型二萜合酶候选基因,通过RT-PCR方法获取候选基因cDNAs,运用无缝克隆技术构建携带候选基因的表达载体,并基于大肠杆菌异源表达体系及GC-MS测定分析技术进行二萜合酶基因的催化功能鉴定。结果分别从毛萼香茶菜的根、茎、叶、顶芽组织中提取总RNA,经过转录组测序和生物信息学分析获得4个Ⅱ型二萜合酶候选基因IeTPS1、IeTPS2、IeTPS3和IeTPS4。利用大肠杆菌异源表达体系对其中的IeTPS1和IeTPS4基因进行功能验证,发现IeTPS1能够催化底物香叶基香叶基焦磷酸(GGPP)生成对映-柯巴基焦磷酸(ent-CPP),命名为IeCPS4;IeTPS4能够催化底物GGPP生成柯巴基焦磷酸(normal-CPP),命名为IeCPS5。结论从毛萼香茶菜中筛选并鉴定了两个新的Ⅱ型二萜合酶基因IeCPS4和IeCPS5,其中IeCPS5是首个从毛萼香茶菜中发现的专一合成normal-CPP的二萜合酶基因,这不仅丰富了毛萼香茶菜的二萜合酶种类,而且为毛萼香茶菜二萜化合物生物合成途径的解析奠定了坚实基础。