甘草DXS基因过表达及表达沉默对甘草酸生物合成的影响研究

作者：杨林; 汪逗逗; 田少凯; 张智新; 侯嘉铭; 肖瑶^*; 刘颖^*

来源：药学学报, 2021, 56(07): 2025-2032.

DOI：10.16438/j.0513-4870.2021-0225

• 甘草酸
• DXS
• 基因过表达
• CRISPR/Cas9
• 毛状根

1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶(1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate synthase, DXS)是萜类化合物前体物质合成途径2-C-甲基-D-赤藻糖醇-4-磷酸(2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate, MEP)途径的第一个限速酶,在甘草次生代谢过程中发挥着重要的调控作用。本课题组在前期转录组研究中发现DXS基因表达水平与甘草的指标性成分甘草酸的含量呈负相关,因此本文拟通过毛状根培养体系,从基因过表达和沉默两方面开展研究,解析DXS基因对甘草酸生物合成的调控作用。本文克隆了甘草DXS基因(Gen Bank注册号:MN158121);采用基因融合法构建了过表达载体p CA-DXS;根据DXS第一外显子设计sg RNA序列,构建了CRISPR/Cas9基因编辑载体p HSE-DXS;以甘草胚轴为外植体材料,采用发根农杆菌介导法诱导了DXS基因过表达和表达沉默的甘草毛状根体系。同时,诱导了野生型甘草毛状根及含空质粒的阴性对照毛状根。采用UPLC法测定各甘草毛状根样品中甘草酸的含量,结果显示:DXS基因沉默组毛状根样品中甘草酸含量显著高于野生型和阴性对照组,而DXS基因过表达甘草毛状根样品中甘草酸含量则显著低于野生型和阴性对照组。本文通过逆向遗传学策略,从基因过表达和沉默两个方面证实了DXS基因对甘草酸生物合成的负调控作用,为解析DXS基因在萜类化合物代谢中的作用提供了理论依据,也为进一步构建甘草酸生物合成分子调控网络奠定了基础。

• 单位
  北京中医药大学; 生命科学学院