中国林业科学院亚林研究所的研究团队发现了提高山苍子精油产量的关键基因

 人参与 | 时间:2024-04-17 11:44:51

科技日报记者 马爱平。中国

天然化合物是林业林研量人类历史上发现和改进药物、制造香料等化工产品的科学基本原料。萜类化合物是院亚油产具有抗癌、抗氧化、究所究团基因抗炎、研队抗微生物感染、现提降血压、高山关键增强免疫力、苍精镇痛等多种生物活性的中国天然化合物家族之一。柠檬醛、林业林研量樟脑醇、科学香叶醇、院亚油产柠檬烯等单萜化合物(C10)因其芳香、究所究团基因抗病毒、研队抗菌、抗氧化等生物活性,广泛应用于化工、精香料、医药、生态农业等领域。

日前,《林业研究》中国林业科学院亚热带林业研究所特色林木资源育种与培育研究团队(Forestry Research)在线发表题为“在线发表”Overexpression of 1-deoxy-D-xylulose-5-phosphate reductoisomerase enhances the monoterpene content in Litsea cubeba研究论文(LCDXR促进山苍子单萜合成)。本文筛选和识别了精油合成路径的关键基因DXR,为揭示樟脑精油合成机制提供了理论基础,为高产优质栽培品种的培育提供了科学依据。

山苍子(Litsea cubeba (Lour.) Pers.),隶属樟科(Lauraceae)木姜子属(Litsea),鲜果皮精油含量高达4%-7%,是我国重要的香料树种。

山苍子(Litsea cubeba (Lour.) Pers.),隶属樟科(Lauraceae)木姜子属(Litsea),鲜果皮精油含量高达4%-7%,是我国重要的香料树种。山苍子精油因其芳香、抗病毒、杀菌、抗炎等丰富的生物活性,广泛应用于食品、药品、作物害虫防治和高档香料领域。山苍子栽培面积21.06万亩,占全国经济林总面积的0.04%。山苍子精油年产量14.01万吨,是世界上最大的生产国和出口国。

山苍子精油中单萜含量高达98%,因此如何提高单萜产量成为山苍子分子育种的热点。脱氧木酮糖磷酸盐还原异构酶(1-deoxy-D-lxylulose 5-phosphate reductoisomerase, DXR)作为甲基–D–赤藓醇–4–磷酸途径(MEP)碳流在生物合成途径中的分支点是催化MEP途径第二步的关键限速酶。基于山苍子基因组,本研究确定了一个DXR基因。组织特异性表达分析发现,LCDXR在根、茎、叶、果中表达明显较高,说明LCDXR在山苍子果单萜合成中可能发挥重要作用。酶活性分析表明,以NADPH为辅因素,重组LCDXR蛋白催化DXP。LCDXR的瞬时表达显著增加了山苍子中单萜的含量。对LCDXR烟草的表达进一步研究发现,包括柠檬烯α-单萜类化合物的产量增加了近5.9倍,包括桉树油醇、芳樟醇、萜类和樟脑。同时,LCDXR的过表达通过串扰和反馈机制激活了单萜生物合成的代谢通量。结果表明,LCDXR是山苍子与其它植物单萜合成的关键基因,是山苍子创造高含量精油的有效靶点。

LCDXR促进山苍子精油中单萜的合成。

中国林业科学院亚热带林业研究所助理研究员赵云霄是第一作者,中国林业科学院副院长王阳东是本文的通讯作者。

(中国林业科学院亚热带林业研究所供图)。 顶: 53253踩: 2873