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萜类化合物(terpenoids)是自然界中分布最为广泛的一类天然产物。目前在植物界中已发现并鉴定出数万种萜类化合物。然而对于单个物种,仅能合成其中特定的一些产物。作为次生代谢产物,萜类化合物能够参与植物的组成型以及诱导型防御反应。同时,萜类化合物能够通过吸引害虫天敌发挥间接防御的作用。萜类合酶(terpene synthase,TPS)是植物中主要负责合成萜类化合物的一类蛋白质。五碳的"结构元件"异戊烯基焦磷酸(isopenteny diphosphate,IPP)和二甲丙烯焦磷酸(dimethyallyl diphosphate,DMAPP)首尾相接经异戊烯基转移酶(prenyltransferase)作用合成牻牛儿基焦磷酸(geranyl diphosphate,GPP)、法尼基焦磷酸(farnesyl diphosphate,FPP)或牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸(geranylgeranyl diphosphate,GGPP)。GPP、FPP或GGPP作为底物经萜类合酶作用合成结构多样的萜类化合物。目前对各个物种中萜类合酶及其基因的研究已取得重大进展。大量的萜类合酶被鉴定出来。对于他们的结构和催化机制的了解也日益深入。然而对于水稻,这一全球最重要的粮食作物中萜类合酶的报道则相对较少。本研究基于水稻全基因组测序结果,从数据库中检索出51个TPS的同源基因。对于其中未被鉴定的34个基因进行研究,共获得8个基因克隆OsTPS04((Os02g26014)、OsTPS18(Os04g01810)、OsTPS22(Os04g27190)、OsTPS23(Os04g27340)、OsTPS24(Os04g27400)、OsTPS29(Os04g27670)、OsTPS32(Os04g27790)和 OsTPS39(Os08907080)。通过大肠杆菌中异源表达的手段,获得OsTPS22和OsTPS23的可溶重组蛋白。经酶活鉴定实验发现,这两个TPS都能以GPP为底物合成柠檬烯(limonene)。但是副产物以及产物比例不同。研究同时发现这两个酶均具有信号肽,成熟的蛋白定位于质体。对于两者的基因表达分析显示均具有明显的组织特异性。OsTPS22在水稻茎秆和根中表达量较高而OsTPS23只在根中有较多的表达。这两个基因的表达都能够被机械损伤诱导。这揭示了这两个柠檬烯合酶可能在水稻的防御反应中发挥作用。