青蒿素是从植物青蒿(Artemisia annuaL.)中提取的有效抗疟疾成分,具有广泛的药用价值。目前市场上的青蒿素主要来源于青蒿植物提取,但青蒿素在青蒿中含量很低,因此,提高青蒿中青蒿素含量以获得高含量青蒿植株成为青蒿研究的重点。研究发现利用植物激素脱落酸(Abscisic acid,ABA)处理青蒿可以显著提高青蒿中青蒿素含量,ABA促进青蒿素合成的分子机制成为青蒿素代谢工程研究的热点,而ABA转运蛋白在植物次生代谢产物的合成中也发挥至关重要的作用,但是关于青蒿中ABA转运蛋白的研究并未见报道。本研究从青蒿中克隆了 AaPDR12转运蛋白基因,通过序列分析,进化和表达分析,转基因青蒿分析,以及酵母突变体体外转运实验,证明了 AaPDR12参与了青蒿中ABA的转运;此外,本研究还克隆了青蒿素生物合成酶基因AaADH1启动子,对AaADH1基因在青蒿中的表达特征进一步分析,主要研究结果如下:一、用ABA转运蛋白AtPDR12基因BLASTP比对青蒿分泌型腺毛转录组数据库,筛选并克隆到候选基因AaPDR12;定量分析结果表明该基因在青蒿的根中表达量最高,在茎、花蕾、花和幼叶中次之,在老叶中几乎不表达;此外,AaPDR12在分生组织中表达量最高,随着叶片发育,表达量迅速下降;克隆了 AaPDR12基因的启动子序列,GUS染色结果表明AaPDR12启动子所驱动基因只在青蒿根、幼叶、茎和腺毛中表达,表明AaPDR12基因的表达具有组织特异性;亚细胞定位结果证明AaPDR12定位在细胞质膜上。二、在青蒿中过量表达AaPDR12基因可以显著提高转基因青蒿中青蒿素含量,AaPDR12基因过量表达的转基因青蒿叶片内源ABA含量也显著增加;此外,与野生型对照相比,过量表达AaPDR12基因的转基因青蒿对外源ABA的敏感性以及对干旱的耐受能力增强,而RNAi干扰植株对外源ABA的敏感性和耐旱性均降低。三、在酵母突变体AD1-8中表达了 AaPDR12基因,体外转运实验证明AaPDR12具有更高效的ABA摄取能力,它是ABA的摄取转运蛋白。四、克隆了 AaADH1基因启动子并进一步预测和分析了该启动子上的顺式作用元件;构建AaADH1基因启动子融合GUS报告基因载体(pCAMBIA1391Z-proAaADH1-GUS),稳定转化青蒿,转基因青蒿GUS染色结果证明,AaADH1基因只在青蒿幼嫩组织的分泌型腺毛中特异性表达,该基因启动子可以代替组成型启动子驱动AaPDR12基因在青蒿中高效特异性表达。综上所述,本研究克隆并且证明了青蒿AaPDR12转运蛋白参与植物激素ABA的摄取转运,过量表达该基因可以提高青蒿叶片内源ABA含量,从而显著提高青蒿中青蒿素含量。