【摘 要】
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短小蛇根草(Ophiorrhiza pumila),一年多草生常绿双子叶草本植物,属于茜草科(Rubiaceae)蛇根草属。全草均可入药,含抗癌物质喜树碱及其衍生物,于是被广泛应用于癌症治疗。但是由于种质资源短缺以及环境对喜树碱的应用和研究有一定的限制,因此植物次生代谢工程为解决药源问题、提高有效药用成分提供了一种解决途径。本研究利用短小蛇根草毛状根系统,通过生物学分析、植物基因工程等技术对OpW
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短小蛇根草(Ophiorrhiza pumila),一年多草生常绿双子叶草本植物,属于茜草科(Rubiaceae)蛇根草属。全草均可入药,含抗癌物质喜树碱及其衍生物,于是被广泛应用于癌症治疗。但是由于种质资源短缺以及环境对喜树碱的应用和研究有一定的限制,因此植物次生代谢工程为解决药源问题、提高有效药用成分提供了一种解决途径。本研究利用短小蛇根草毛状根系统,通过生物学分析、植物基因工程等技术对OpWRKY5在喜树碱生物合成中的作用进行初步研究及分析,并获得具有高产量喜树碱的毛状根株系,研究结果如下:1)从转录组数据中筛选并克隆得到OpWRKY5转录因子的CDS序列,并对OpWRKY5转录因子的保守区域、功能特性及亲缘关系等进行了多重序列比对和进化树分析,根据WRKY结构域和锌指结构的特征,表明OpWRKY5属于IIa类。2)亚细胞定位显示OpWRKY5定位在细胞核中;其在叶柄中表达量较高,根次之;OpWRKY5在ABA激素处理之后,其表达量在4-8小时时间段内出现显著的下降。3)转基因结果显示过量表达OpWRKY5能够使喜树碱的含量有所下降;反之抑制其表达则使喜树碱的含量有所提高。此外,转OpWRKY5基因的毛状根也表现出对毛状根生长的影响:过量表达OpWRKY5导致毛状根短小成簇;反之,抑制表达则促进了毛状根的生长。4)Dual-luciferase实验和酵母单杂交实验结果表明Op SLS2是OpWRKY5的靶点,通过抑制其表达来调控喜树碱的合成。本研究以喜树碱生物合成调控机制为中心,首次探究了OpWRKY5转录因子对短小蛇根草中喜树碱合成调控机制的影响,以补充短小蛇根草WRKYs对植物自身代谢调控作用的研究,为其关键酶基因功能的完善奠定了基础。
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