白木香倍半萜合酶基因的克隆及其启动子功能分析

【摘要】沉香是一种传统的名贵药材和天然香料,目前国内外关于沉香的研究主要集中在化学成分及生理活性方面,对其沉香形成的分子机理还不清楚。倍半萜是沉香的主要特征性成分。倍半萜合酶是沉香形成过程中的关键酶之一,白木香中倍半萜合酶的调控机制还鲜见报道。本研究克隆了2个白木香倍半萜合酶基因(AsSGS和AsSXS)及启动子,并利用瞬时表达系统对启动子功能进行初步鉴定,这为进一步研究白木香中倍半萜合酶的调控机制,阐明沉香的结香机制及倍半萜的生物合成途径奠定了基础。AsSGS的DNA序列长2342bp,含有7外显子和6内含子,编码547个氨基酸,具有倍半萜合酶基因的保守结构域RRx8W和DDxxD,同源比对结果表明它是一种愈创木烯合酶基因；AsSXS的DNA序列长2156bp,含有6外显子和5内含子,编码555个氨基酸,也具有倍半萜合酶基因的保守结构域RRx8W和DDxxD,同源比对结果表明它是一种新的倍半萜合酶基因。克隆得到了791bp的AsSGS启动子和1066bp的AsSXS启动子,启动子序列分析表明序列中A/T含量分别是64.6%和68.1%,与真核生物启动子序列的特征符合.AsSGS启动子序列具有TATA-box和增强子元件CAAT-box等典型的真核生物启动子基本元件外,还具有植物激素应答元件如赤霉素反应元件GARE-motif,ABA的应答元件G-Box、生长素响应元件TGA-element和脱落酸响应元件ABRE等,光应答元件BoxⅠ、GA-motif、TCT-motif等顺式作用元件。AsSXS启动子序列具有TATA-box和增强子元件CAAT-box等多个典型的真核生物启动子基本元件,还有ABA的应答元件G-Box,光应答元件ATC-motif、Box4、CATT-motif、GA-motif、GATA-motif、I-box,低温诱导元件LTR和有昼夜调节功能的Circadian等顺式作用元件利用。利用农杆菌介导的烟草瞬时表达系统对所获得的AsSGS和AsSXS启动子功能进行鉴定,所获得的启动子均能驱动GUS的表达,具有启动子的活性。ABA、SA、MeJA和GA可以增加AsSGS启动子活性,可能与启动子上存在的赤霉素反应元件GARE-motif和ABA的应答元件G-Box、ABRE有关；MeJA、Eth和IAA可以增加AsSXS启动子活性,并且在AsSXS启动子-1066-298区域可能存在IAA应答元件,在-1066-721区域存在Eth应答元件,-1066bp～-609bp区域可能存在MeJA应答元件。这一结果为通过植物激素来实现人工结香提供理论依据。
【作者】何访；
【导师】戴好富；彭世清；
【作者基本信息】海南大学，生化与分子生物学，2014，硕士
【关键词】沉香；白木香；倍半萜合酶；瞬时表达；GUS；植物激素；

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