过表达TwHMGR和TwDXR基因对雷公藤萜类次生代谢产物的影响

3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase,HMGR)和1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶(1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate reductoisomerase,DXR)分别被认为是植物萜类合成途径:甲羟戊酸(mevalonate,MVA)和2-甲基赤藓醇4-磷酸(2-C-methyl-D-erythritol-4-phosphate,MEP)途径的关键酶,这两个酶的基因表达水平将会直接影响到植物萜类物质的合成。本研究通过构建TwHMGR(KU246037.1)和TwDXR(KJ174341.1)基因的过表达载体,借助发根农杆菌(Agrobacterium rhizogenes)整合到雷公藤(Tripterygium wilfordii)基因组中,分别筛选得到三株转基因发状根系。qRT-PCR分析结果表明,转基因发状根系中目的基因TwHMGR和TwDXR的表达量均明显高于对照,最高可分别达到对照的4.73倍和5.81倍。高效液相色谱(high-performance liquid chromatography,HPLC)法测定结果显示,转TwHMGR基因和TwDXR基因的发状根雷公藤内酯醇、雷公藤吉碱和雷公藤次碱的含量均明显高于对照,结果表明,提高雷公藤TwHMGR基因和TwDXR基因的表达量,可以提高雷公藤萜类次生代谢产物的产量。研究结果为进一步利用代谢工程手段调控雷公藤活性物质的生物合成以及为研究雷公藤萜类物质的生物合成途径奠定基础。