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细辛能外散风寒、内祛阴寒,具有止痛、镇咳的功效,是治疗风寒,头痛及咳嗽类病症的要药。细辛为马兜铃科植物,含有马兜铃酸。目前,多种含马兜铃酸的中草药品种处于禁用或限制使用当中。中药的传统使用方法炮制、蒸煮、合理配伍都对马兜铃酸的去除有一定的效果,但难以从根本上解决马兜铃酸的毒性问题。生物技术手段的不断进步为中药减毒展开了新天地,利用现代生物技术了解掌握马兜铃酸在植物体内的合成途径,并从遗传学角度在基因水平上去除或减少细辛中的马兜铃酸,既有必要性,也有可能性。本研究进行了针对上述问题的工作。本研究首次通过无参高通量测序,取得了北细辛转录组信息。并对转录组测序结果进行了综合分析,在KEGG Pathway 350中找到了马兜铃酸合成途径中离马兜铃酸最近的代谢产物千金藤碱,综合KEGG Pathway 950的上下调基因后,确定酪氨酸脱羧酶(TyrDCs)家族基因作为关键酶基因,进一步开展马兜铃酸合成途径的研究;本研究成功克隆出TyrDC1,TyrDC2,TyrDC3基因,测序结果在BLAST上进行比对分析,确定为完整的CDS序列;TyrDC1和TyrDC3在进行碱基序列对比时均能对比到同源性大于90%的其他物种基因,但TyrDC2没有对比到同源性较高的基因,同源性与芳香族-L-氨基酸脱羧酶预测蛋白相似度为60%左右,经过系统发育树和碱基序列对比后,TyrDC2为未在其他植物和本植物中报道过的TyrDC。预测了TyrDCs的亚细胞定位位置,确定了其蛋白为功能性蛋白。对TyrDCs进行二级与三级结构预测,TyrDC1和TyrDC3为非稳定蛋白,TyrDC2为稳定蛋白;本研究成功构建PRI101-TyrDC1,-TyrDC2,-TyrDC3的植物过表达载体,建立北细辛愈伤组织的遗传转化体系。将构建成功的重组质粒转化到北细辛的遗传转化体系中,对该体系进行评价,确定该体系较为稳定,转化效率高,可为下游的分子实验奠定基础。对转基因北细辛和对照组进行了HPLC分析测定,结果为转基因的细辛愈伤组织AAI的含量比对照组高(P<0.05),证明了TyrDCs家族基因均能促进AAI的生物合成;本研究成功构建pEASY-Blunt E1-TyrDC1,-TyrDC2,-TyrDC3的原核表达载体,可表达可溶性蛋白。Western blot实验验证了表达出的蛋白为TyrDC。对表达出的蛋白进行体外验证实验证实:TyrDC1,TyrDC2,TyrDC3对细辛叶片研磨液中马兜铃酸A(AAI)含量有提高作用,与对照组中的AAI对比差异为显著(P<0.05);混合TyrDCs提高效率最大,TyrDC2效果相较于其他2种要高,但差异不显著;本研究构建pTRV-2-TyrDC1,-TyrDC2,-TyrDC3的沉默表达载体,对细辛叶片进行注射侵染,叶片颜色变浅皱缩,叶脉突出。对所侵染的植株进行qRT-PCR检测,TyrDC1,TyrDC2,TyrDC3的相对表达量降低;对所侵染的植株进行HPLC检测,AAI含量相对降低,与qRT-PCR检测TyrDCs相对表达量降低相吻合。3种TyrDC中,TyrDC2对AAI的影响最大,且在其他植物中未见报道,我们推断TyrDC2可能在马兜玲酸生物合成中可能起到了更为关键的作用。