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大戟科植物含单萜、倍半萜、二萜及三萜，这些化合物很多都具有毒性或者潜在的治疗活性。佛波酯类化合物Prostratin是一种巴豆烷(tigliane)型二萜。上世纪90年代美国国立癌症研究所从大戟科植物Mamala树(Homalanthus nutans Guill.)中分离到Prostratin并被证实其具有良好的抗艾滋病病毒作用，所以近年来巴豆烷型二萜化合物生物合成途径的研究引起了广泛的关注。蓖麻烯合酶(casbene synthase)被认为是合成巴豆烷型二萜的关键酶，人们推测通过该酶催化牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸(GGPP)环化成中间体西松烷(cembrane)，接着由西松烷变成蓖麻烯(casbene)，再通过一系列电子转移形成巴豆烷。我国科学家也从大戟科狼毒大戟(Euphorbia fischeriana Steud.)中分离到Prostratin。本研究以狼毒大戟根为材料，通过RACE-PCR克隆蓖麻烯合酶，对其及另外几个物种的13个蓖麻烯合酶进行了生物信息学分析；构建原核表达载体，并在大肠杆菌中进行了表达；纯化融合蛋白，进行酶促反应，并通过气质联用检测反应产物。本论文为今后通过代谢工程技术提高Prostratin提供了一定的可能。主要研究结果如下：1.采用RACE-PCR技术从狼毒大戟根中克隆到一个蓖麻烯合酶基因，命名为EfCS(GenBank登录号: JN862821)。该基因长1969bp，编码602个氨基酸，具有典型的萜类合酶的基因结构。2.通过生物信息学方法，利用GenBank上登录14个蓖麻烯合酶基因序列，分析预测了其核酸及氨基酸序列、组成成分、导肽、信号肽、跨膜结构域、疏水性/亲水性、蛋白质二级结构、三级结构及功能域等。结果表明，14个CS基因对应的蛋白呈酸性。含量最高的氨基酸均为Leu。核苷酸同源性比对结果显示，CS基因主要被分成了两大类，且与导肽预测数据对应。研究还发现这些CS不存在信号肽和跨膜结构域，肽链呈亲水性。二级结构中主要结构元件为α-螺旋，包含两个萜类合成酶功能域。3.成功将蓖麻烯合酶基因亚克隆到原核表达载体pET32a中，得到含有目的基因的pET32a-EfCS原核表达重组质粒。4.将重组质粒pET32a-EfCS转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞，并通过IPTG诱导，成功表达融合蛋白。分别提取未经IPTG诱导的细菌和经IPTG诱导的细菌，并纯化经IPTG诱导表达的总蛋白，得到纯化的蓖麻烯合酶。最后通过SDS-PAGE进行了电泳检测。5.将浓缩蛋白加入到含有底物的溶液中充分反应，使用气质联用仪分析发现酶促反应产物的保留时间为17.86min；产物的主要特征碎片离子峰m/z和相对丰度如下：149，99.9%；121，65.7%；93，48.2%；107，34.7%；105，26.2%；79，25.8%；122，21.7%；69，21.5%；136，19.0%；67，17.8%；分子离子峰m/z和相对丰度为：272，7.6%；化学式为C20H32，与蓖麻烯或新瑟模环烯类似。本研究克隆得到的基因可能是蓖麻烯合酶或新瑟模环烯合酶基因。