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最近的研究表明,热带水果番木瓜各组织中,除成熟果肉外,都存在着硫苷类物质——苄基硫代葡萄糖苷(benzyl glucosinolate, BG),可以在芥子酶(Myrosinase)作用下水解,产生具有防癌抗癌活性的异硫氰酸苄酯(benzyl isothiocyanate,BITC)。癌症,是人类健康的头号杀手,世界卫生组织指出：目前全世界每年约有1000万人患癌症,其中600多万人死于这种疾病。而异硫氰酸酯类物质对哺乳动物的抗癌防癌活性已经得到医学界的公认。番木瓜(Carica papaya L.)是番木瓜科(Caricaceae)番木瓜属(Carica L.)多年生常绿大型草本植物,生长周期短,果实是极具营养保健价值的热带水果。深入开展番木瓜高附加值产品的研发,有利于促进番木瓜产业的发展。本研究选用中国热带农业科学院热带生物技术研究所番木瓜基地的"sunrise"品种作为研究材料,对番木瓜各组织器官中BG和BITC的含量进行了测定,在参考拟南芥BG生物合成途径的基础上,并利用报道的番木瓜全基因组序列,对番木瓜BG生物合成途径相关基因进行了研究。为番木瓜BG生物合成基因调控研究和BG的开发利用打下了良好的基础。主要研究结果如下：(1)通过系统的方法学研究,建立了高效液相色谱测定番木瓜中BG含量和气相色谱测定BITC含量的方法,并且测定了番木瓜根、茎、叶、花、果实、种子中BG和BITC的含量。在番木瓜中,BG含量在种子中最高,达到4.7μmol.g-1,其次是幼根和嫩茎,再次是嫩叶和花,成熟果肉中几乎检测不到。BITC含量只在花和种子中检测到,且仍是种子中含量最高为0.605mg·g-1。通过体外实验,初步证实了BITC对人肺癌H69细胞的增殖有较好的抑制作用。(2)克隆得到番木瓜BG生物合成途径相关的6个基因。借助番木瓜全基因组序列(ABIMO1000001-ABIM01047483),先采用电子克隆方法,通过比对,预测番木瓜BG生物合成途径相关基因；然后设计全长引物,以番木瓜嫩叶的cDNA为模板进行克隆；最后对测序结果进行生物信息学分析。得到的6个全长基因分别是：在BG合成的反应中,第一步由苯丙氨酸氧化生成苯乙醛肟的酶基因有2个,分别命名为CP-CYP79A2.1和CP-CYP79A2.2;其余步骤分别只有一个基因,依次命名为CP-CYP83B, CP-C-S, CP-UDP-T以及CP-ST5a。(3)利用Real-time QPCR技术,对克隆的6个基因以及文献报道的芥子酶(tgg1和tgg2)基因在番木瓜不同组织器官的表达量进行了研究。BG相关的6个基因在幼根和嫩茎中的表达量都相对较高,在叶和花中的表达量相对较低,在种子中最低,果肉比种子略高。Tgg1基因在茎中相对表达量最高,其次是花和种子,而根、叶和果肉表达量很低；Tgg2基因则在根中的表达量远远高于其它组织。番木瓜BG合成相关的6个基因按根、茎、叶、花、果肉和种子的器官不同,总体呈表达量下降的趋势,即6个基因在种子中的相对表达量最低。而BG测定的结果却表明,种子中含量最高,果肉中几乎不存在。(4)利用原生质体技术和RNAi技术,将构建的含ihpRNA发卡结构的载体(CP-CYP83B为目的基因)通过PEG介导转入番木瓜叶肉原生质体细胞。培养48h后通过PCR检测和荧光定量分析,结果显示CP-CYP83B基因的表达量明显下调,原生质体中BG的含量也明显减少,证明目的基因CP-CYP83B是BG生物合成相关基因,这为研究番木瓜的基因功能提供了一个技术平台。