青蒿素生物合成基因的转录谱分析

1、青蒿素生物合成基因的转录谱阐发杨瑞仪,杨雪芹,冯丽玲【关键词】青蒿素/生物合成;基因转录;基因表达青蒿素是1970年代由我国科学家按照古籍纪录及民间验方起首从中药青蒿(arteisiaannual.)中创造并领先应用的抗疟药,疟原虫至今尚未对其产生抗药性,为h所保举利用的一线疟疾治疗药物。在青蒿中,青蒿素的生物合成以萜类化合物配合前体异戊烯基焦磷酸(ipp)为前体。ipp在法呢基焦磷酸合酶(fps)的作用下天生法呢基焦磷酸(fpp),fpp经青蒿所特有的紫穗槐二烯合酶(ads)环化天生紫穗槐-4,11-二烯1,然后细胞色素p450单加氧酶(yp71av1)催化紫穗槐-4,11-二烯经青蒿醇、青

2、蒿醛天生青蒿酸2-3。此中青蒿醛可经青蒿醛11(13)双键复原酶(dbr2)催化天生双氢青蒿醛,后者再由yp71av1氧化天生双氢青蒿酸4。以上步调已经颠末实行证明,但从青蒿酸或/和双氢青蒿酸到青蒿素的历程仍停顿在假说推演阶段。植物中存在着2条ipp合成途径5,即细胞质中经典的甲羟戊酸(va)途径和质体中的脱氧木酮糖-5-磷酸(dxp)途径。在很多植物中,这2条位于差异亚细胞空间的萜类合成途径并不是伶仃的,而是存在协同效应6-8。tler等9创造在青蒿素生物合成中也存在雷同的征象：青蒿可以利用2条途径的ipp来合成青蒿素,此中va途径为青蒿素重要合成途径,dxp途径为协同合成途径。1质料与要领

3、2效果图1青蒿素生物合成重要基因在差异发育时期的转录程度figure1develpentalexpressinpatternsfarteisininbisynthetigenes图2青蒿素生物合成协同途径相干基因在差异发育时期的转录程度figure2develpentalexpressinpatternsfarteisininbisynthetigenesntheperativepathay图3青蒿素生物合成基因在差异构造的转录程度figure3transriptinalexpressinsfarteisininbisynthetigenesindifferenttissues3讨论青蒿素的含

4、量与植株的生长发育直接相干,通常以为在着花前10或正在着花时11-12的青蒿素含量最高。也有研究表白,在青蒿叶内,青蒿素约从4月份叶片刚出现时徐徐开始合成和积聚,在5、6月份开始升高,在8、9月到达顶峰。本课题组追踪网罗了从6月份到9月份(着花)的青蒿叶片,检测了青蒿素合成基因的rna程度,创造各基因在6月份的rna程度最低,在7月后敏捷进步,到8月份(邻近着花前)基因的rna程度到达顶峰,9月(着花后)基因的表达程度开始回落。由此看来,青蒿素生物合成基因的转录与青蒿素的合成纪律同等,表白青蒿素合成基因的表达直接影响青蒿素的合成。同时还创造青蒿质体dxp途径基因(dxs和dxr)与细胞质va途

5、径青蒿素重要合成基因的发育表达形式根本同等,间接表白质体dxp途径大概协同到场青蒿素的生物合成。dbr-2基因与其他基因的表达形式差异,在9月份其他基因表达量开始落落时,其表达程度仍出现上升势头。dbr2基因编码的青蒿醛11(13)双键复原酶作用于青蒿素生物合成途径的卑劣,卖力催化青蒿醛天生双氢青蒿醛,双氢青蒿醛再由yp71av1基因编码的细胞色素p450单加氧酶氧化成双氢青蒿酸,再进一步转化为青蒿素4。由此可以推测,在前一阶段,由于青蒿素合成途径中较上游的基因连续高程度表达,导致青蒿素合成前体(如青蒿醛)的积聚,大概必要青蒿醛11(13)双键复原酶连续维持高表达程度来促进青蒿醛的进一步转化,

6、以促进青蒿素在着花期的合成与积聚。(致谢：本实行室尹录录为本研究提供了pd18-yp71av1、pd18-pr质粒,在此谨表现诚挚的谢意。曾庆平、陈沛泉、曾晓梅、卢文婕、曾丽香、郭晓霞也为本研究提供了有益的帮助,在此一并致谢)【参考文献】1bueesterhj,allaartte,janssenh,etal.arpha-4,11-dienesynthaseatalysesthefirstprbablestepinarteisininbisynthesisj.phytheistry,1999,52:843.2tehkh,plihukdr,reedd,etal.arteisiaannual.(as

7、teraeae)trihe-speifidnasrevealyp71av1,aythrep450ithakeyrleinthebisynthesisftheantialarialsesquiterpenelatnearteisininj.febslett,2022,580:1411.3rdk,paradisee,uellet,etal.prdutinftheantialarialdrugpreursrarteisiniaidinengineeredyeastj.nature,2022,440:940.4zhangy,tehkh,reedd,etal.theleularlningfarteisi

8、nialdehyde11(13)redutaseanditsrleinglandulartrihe-dependentbisynthesisfarteisinininarteisiaannuaj.jbilhe,2022,283:21501.5lihtenthalerhk.the1-dexy-d-xylulse-5-phsphatepathayfisprenidbisynthesisinplantsj.annurevplantphysilplantlbi,1999,50:47.6laule,frhlza,hanghs,etal.rsstalkbeteenytsliandplastidialpat

9、haysfisprenidbisynthesisinarabidpsisthalianaj.prnatlaadsiusa,2022,100:6866.7kasaharah,hanadaa,kuzuyaat,etal.ntributinftheevalnateandethylerythritlphsphatepathaystthebisynthesisfgibberellinsinarabidpsisj.jbilhe,2002,277:45188.8刘智,余龙江,李春艳,等.磷甘霉素和洛伐他汀处置惩罚对中国红豆杉悬浮造就细胞生物合成紫杉醇的影响j.植物生理与分子生物学报,2022,31(2)：1

10、99.9tlerj,eatherspj.evidenefarteisininprdutinfrippsteingfrbththeevalnateandthennevalnatepathaysj.plantellrep,2022,26:2129.10rales,harlesdj,sinje.seasnalauulatinfarteisinininarteisiaannualj.atahrti,1993,344:416.12guptask,singhp,bajpaip,etal.rphgenetivariatinfrarteisininandvlatileilinarteisiaannuaj.in

11、drpprd,2002,16:217.13ferreriajf,sinje,janikj.relatinshipfarteisininntentftissueultured,greenhuseandfieldgrplantsfarteisiaannuaj.plantaed,1995,61:351.14ferreirajf,sije,janikj.develpentalstudiesfarteisiaannua:fleringandarteisininprdutinundergreenhuseandfieldnditinj.plantaed,1995,61:167.15allaartte,bue

12、esterhj,hillej,etal.arpha-4,11-dienesynthase:lningandfuntinalexpressinfakeyenzyeinthebisynthetipathayfthenvelantialarialdrugarteisininj.planta,2001,212:460.16yinll,zha,huangy,etal.abitistreee-induedexpressinfarteisininbisynthesisgenesinarteisiaannualj.hinappenvirnbil,2022,14:1.17fengll,yangry,yangxq,etal.synergistire-hannelingfevalnatepathayfrenhanedarteisininprdutinintransgeniarteisiaannuaj.plantsi,2022,177(1):57.18zengqp,zengx,yinll,etal.quantifiatinfthreekeyenzyesinvlvedinarteisiaannuabyplylnalantisera-basedelisaj.plantlbilrep,2022,2