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丹参(Salvia miltiorrhizae)是一味被广泛使用的中药材,早在战国时期的《神农本草经》一书中就有对它的记载。目前认为丹参中的有效成分有两种:脂溶性的丹参酮类和水溶性的丹酚酸类。其中,丹参酮是二萜类化合物,具有抗氧化、抗动脉粥样硬化等作用,在国内外被广泛使用。解析丹参酮合成途径将为丹参有效份的生产和利用提供基础:此外,丹参中二萜类化合物含量较高,且结构变化大,可以作为研究二萜类合成的模式体系,帮助我们更好的理解二萜的生物合成。
本文通过构建丹参毛状根插入的突变体群体,试图寻找丹参酮合成被阻断的突变体,通过获得其侧翼序列鉴别出参与丹参酮生物合成的基因。在筛选2200个突变体后,得到了11个丹参酮含量明显降低的毛状根突变株系,鉴定出其中3个株系的T-DNA侧翼序列,但通过和数据库比未能发现与侧翼序列同源性较高的功能基因。牛儿基()牛儿基焦磷酸(GGPP)合酶是萜类合成中的一个重要调节位点。在本实验室已有的2个丹参GGPPS基因基础之上,采用RACE的方式克隆获得了2个新的GGPPS基因的全长cDNA序列,并对这4个GGPPS基因的表达谱进行了分析。新克隆获得的SmGGPPS4和SmGGPPS5分别编码一条290个和331个氨基酸的多肽链；SmGGPPS4在丹参酮含量较高的木栓层表达量高,且与参与丹参酮合成的SmCPS表达显著相关,推测SmGGPPS4可能参与丹参酮的合成。此外,通过比对丹参基因组数据获得了SmGGPPS3的序列,对所获得的丹参GGPP合酶的氨基酸序列进行了分析,并绘制了其系统进化树；发现高等植物的GGPPS基因有2个分支,即GGPPS/大亚基(LSU)和小亚基(SSU)分支。SmGGPPS4和SmGGPPS5与拟南芥的GGPP小亚基AtGGPPS12聚为一类,推测SmGGPPS4和SmGGPPS5为小亚基,其单独存在时没有生化功能,可能与其它大亚基结合行使催化GGPP合成的功能或者参与GPP的合成。