代谢网络调控提高拟南芥维生素C含量与研究.pdf

li p．fllll ／㈣删,,,iI㈣III㈣ {Y1 970恻越。 摘要 维生素C，又名抗坏血酸(L．Ascorbate acid，AsA)是植物体内主要的抗氧化物质， 存在于大多数植物绿色组织中，在植物的生长和代谢过程中起着重要作用。植物中 AsA的重要性不仅在于它为不能正常合成AsA的少数动物(包括人类)提供丰富的维生 素C源；而且近年来的研究发现，AsA对于植物自身的抗氧化作用、光合保护以及调 节生长发育等都具有非常重要的生理功能。通过基因工程技术提高植物AsA含量，改 良植物营养品质和抗性是分子育种新的发展方向之一。AsA的代谢工程研究正在逐渐 开展，但是缺乏对代谢途径中基因的系统评价。本研究通过PCR从拟南芥cDNA中获 得AsA代谢途径各步骤催化酶的编码基因，在模式植物拟南芥中过量表达AsA合成途 降解途径。以评估各基因各途径对植物AsA含量的贡献。 过表达合成途径和再生途径基因的转基因系，经实时定量PCR分析，目的基因表 乳糖途径中第一个限速酶基因的地位，显现了它在AsA代谢工程中的重要作用。 抑制降解途径的各RNA干扰株系中，经实时定量PCR分析，目的基因的表达量明 显下调，表达量为对照的10％．29％。成功获得了一系列AsA分解代谢途径被抑制的转 基因植株。在这些植株中，而AsA含量最高的株系AOi3是对照含量的1．5倍。达到了多 数合成途径基因过表达的水准。而增强再生途径的各dhar转基因株系中，目的基因的 表达量有一定的上调，AsA含量最高为43．0 FW，是对照的1．39倍。 me,／1009 本研究兼顾包括AsA的生物合成，氧化分解和还原再生在内的整个代谢网络，全 面系统的评价了代谢网络内各个基因和途径的优劣，深入探讨TAsA的代谢工程，为 制定和优化提高植物AsA含量的遗传工程改造策略提供了初步的实验依据。 关键词：拟南芥，维生素C，代谢工程，转基因，过量表达，RNA干扰，限速酶 ABSTRACT Vitamin a ofthe antioxidantandithasa C(ascorbicacid)iskey componentplant system numberofother andmostanimalsCan proposedphysiologicalroles．Althoughplants ascorbic lack is synthesizeacid(AsA)，humansL·gulono—l，4一lactone final in AsAcannotbestoredinthe forthe AsA required step synthesis．Because body,the vitaminmustbe from the sourceof acquiredregularlydietarysources，plantsprovidemajor