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夹竹桃科药用和观赏植物长春花(Catharanthus roseus (L.) G. Don)体内含有长春质碱(Catharanthine)、文多灵(Vindoline)、阿玛碱(Ajmalicine)、长春碱(Vinblastine)和长春新碱(Vincristine)等130种以上具有抗各类肿瘤活性的萜类吲哚生物碱(TIAs, Terpenoid indole alkaloids)。野生长春花中由于这些生物碱含量普遍较低，长春花的毛状根和悬浮细胞中由于无文多灵合成的相关酶，导致不能合成最重要的具有抗肿瘤活性的二萜类吲哚生物碱长春碱和长春新碱。目前国内外大多通过化学半合成法合成长春碱和长春新碱这两种二萜类生物碱，但由于这些生物碱具有复杂的化学结构，导致人工合成方法难度大、成本高、产量低，使得长春碱等活性价值高的生物碱大规模商业化受到了极大的限制，为此获得高含量的TIAs的长春花株系显得十分迫切。本文从多方面研究提高长春花体内TIAs的含量，包括利用代谢工程策略和染色体加倍技术获得生物碱高产量的长春花植株。同时研究了花期对长春花叶片施用植物生长调节剂，以获得提高长春花生物碱含量的最佳生长调节剂组合，用于指导长春花的产业化生产。研究取得的结果如下：1)构建了含长春花TIAs生物合成途径关键酶基因CrSTR和CrPRX1的单基因过量表达载体(pCAMBIA2300-STR，pCAMBIA2300-PRX1)，采用课题组建立的长春花遗传转化方法转化长春花下胚轴，获得了11株转CrPRX1基因的长春花植株、23株转CrSTR基因的长春花植株；Southernblot分析表明这些过量表达的内源基因整合到转基因长春花植株基因组中；Real-time PCR分析表明这些内源基因在转基因长春花植株中表达量有所增加；生物碱含量的HPLC分析显示，这些转目的基因长春花植株中文多灵、长春质碱以及长春碱等重要生物碱含量得到了显著提高。其中，转CrSTR基因的长春花植株中文多灵和长春质碱含量最高分别较对照（非转基因植株）提高了1.94、1.56倍。单转CrPRX1基因的长春花植株中长春碱含量最高为对照的2.88倍。2)通过秋水仙素诱导长春花种子获得的植株，经流式细胞仪检测7.66%为四倍体植株，秋水仙素诱导长春花四倍体的最佳方案是0.2%的秋水仙素处理长春花种子24小时，该处理四倍体诱导率达到30%；四倍体长春花植株的气孔等形态指标较野生长春花有一定的差异；Real-time PCR分析结果表明，长春花四倍体植株的TIAs代谢途径的部分基因表达量较对照（同样经秋水仙素处理的植株）有显著提高；HPLC分析表明四倍体植株的文多灵、长春质碱和长春碱含量较对照植株分别提高了1.31倍、1.89倍和1.23倍。3)花期用植物生长调节剂组合处理长春花叶片，结果表明：水杨酸(0.1mM)+乙烯利(0.1mM)、乙烯利(0.1mM)+矮壮素(0.1mM)、水杨酸(0.1mM)+矮壮素(0.1mM)和水杨酸(0.1mM)+乙烯利(0.1mM)+矮壮素(0.1mM)处理导致文多灵、长春质碱和长春碱三种生物碱含量有一定的提高；水杨酸(0.1mM)+乙烯利(0.1mM)+矮壮素(0.01mM)和水杨酸(0.1mM)+乙烯利(0.1mM)+矮壮素(1.0mM)的使用文多灵和长春质碱的含量得到了显著的提高，对长春碱含量却没有影响；水杨酸(0.1mM)+乙烯利(0.1mM)、乙烯利(0.1mM)+矮壮素(0.1mM)和水杨酸(0.1mM)+乙烯利(0.1mM)+矮壮素(0.1mM)能显著提高长春花植株中长春碱的含量，分别达到对照处理的209%（处理后48h）、246%（处理后48h）和213%（处理后24h）；与单个生长调节物质处理相比，组合处理可更大幅度地提高长春花TIAs的含量。