黃瓜中苦味素的生物合成、調控及轉運機制.pdf

1、黃瓜是世界性的重要蔬菜作物之一，在全球蔬菜供應中具有舉足輕重的地位。但是由于遺傳因素或者管理不善，果實中會積累苦味，嚴重影響經濟效益。苦味是由一種高度氧化的三萜化合物-葫蘆素導致的，廣泛存在于黃瓜、甜瓜、西瓜、南瓜和西葫蘆等葫蘆科植物中。葫蘆素不僅能夠抵抗病蟲害而且還具有良好的抗腫瘤活性。
　　本研究綜合利用基因組、變異組、轉錄組、代謝組分析手段，并結合分子生物學、生物化學等方法，揭示了9個基因負責黃瓜苦味物質葫蘆素C生物合成的代

2、謝路徑，包括1個OSC(Bi)基因、7個細胞色素P450基因和1個乙酰基轉移酶(ACT)基因，其中5個基因在6號染色體上構成了一個基因簇，這9個合成基因在黃瓜葉片和野生果實中共表達，與葫蘆素的組織分布一致。經過功能驗證，完全解析了四步合成路徑，其中Bi負責催化葫蘆素C合成的第一步，環(huán)化2，3-氧化角鯊烯生成葫蘆二烯醇;兩個P450基因Csa3G903540和Csa6G088160分別負責催化葫蘆素C合成的第二步和第三步;ACT基因Csa

3、6G088700負責催化葫蘆素C合成的最后一步。同時發(fā)現兩個bHLH型轉錄因子Bl(Bitter leaf)和Bt(Bitter fruit)能夠直接調控這9個合成基因的表達，其中Bl控制著黃瓜葉片中苦昧的合成，Bt控制著黃瓜果實中苦味的合成。在野生黃瓜向栽培黃瓜馴化過程中，控制果實苦味的Bt基因受到選擇。Bt基因啟動子上的兩個關鍵突變:SV-2195和SNP-1601，是黃瓜果實無苦味馴化的關鍵因素。
　　除此之外，我們利用共表

4、達、共調控的方法發(fā)現了一個ATP-binding cassette(ABC)家族的轉運蛋白基因CsABC1，該基因定位的黃瓜葉片中細胞的液泡膜上，依靠H+離子驅動，負責將葫蘆素C從細胞質運輸到液泡中。并采用酵母微粒體囊泡轉運體系以及蟾蜍卵母細胞表達體系對CsABC1的功能進行了驗證，這是首次在植物中克隆三萜化合物轉運蛋白，將為植物三萜的運輸研究提供指導作用。本論文的發(fā)現不僅幫助育種家進行分子輔助育種，并且可以效仿抗瘧疾藥物青蒿素的代謝工