黃瓜中苦味素的生物合成、調(diào)控及轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)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(yīng)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(shí)中會(huì)積累苦味，嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)效益?？辔妒怯梢环N高度氧化的三萜化合物-葫蘆素導(dǎo)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(zhuǎn)錄組、代謝組分析手段，并結(jié)合分子生物學(xué)、生物化學(xué)等方法，揭示了9個(gè)基因負(fù)責(zé)黃瓜苦味物質(zhì)葫蘆素C生物合成的代

2、謝路徑，包括1個(gè)OSC(Bi)基因、7個(gè)細(xì)胞色素P450基因和1個(gè)乙酰基轉(zhuǎn)移酶(ACT)基因，其中5個(gè)基因在6號(hào)染色體上構(gòu)成了一個(gè)基因簇，這9個(gè)合成基因在黃瓜葉片和野生果實(shí)中共表達(dá)，與葫蘆素的組織分布一致。經(jīng)過(guò)功能驗(yàn)證，完全解析了四步合成路徑，其中Bi負(fù)責(zé)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(gè)P450基因Csa3G903540和Csa6G088160分別負(fù)責(zé)催化葫蘆素C合成的第二步和第三步;ACT基因Csa

3、6G088700負(fù)責(zé)催化葫蘆素C合成的最后一步。同時(shí)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)bHLH型轉(zhuǎn)錄因子Bl(Bitter leaf)和Bt(Bitter fruit)能夠直接調(diào)控這9個(gè)合成基因的表達(dá)，其中Bl控制著黃瓜葉片中苦昧的合成，Bt控制著黃瓜果實(shí)中苦味的合成。在野生黃瓜向栽培黃瓜馴化過(guò)程中，控制果實(shí)苦味的Bt基因受到選擇。Bt基因啟動(dòng)子上的兩個(gè)關(guān)鍵突變:SV-2195和SNP-1601，是黃瓜果實(shí)無(wú)苦味馴化的關(guān)鍵因素。
　　除此之外，我們利用共表

4、達(dá)、共調(diào)控的方法發(fā)現(xiàn)了一個(gè)ATP-binding cassette(ABC)家族的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因CsABC1，該基因定位的黃瓜葉片中細(xì)胞的液泡膜上，依靠H+離子驅(qū)動(dòng)，負(fù)責(zé)將葫蘆素C從細(xì)胞質(zhì)運(yùn)輸?shù)揭号葜小２⒉捎媒湍肝⒘ｓw囊泡轉(zhuǎn)運(yùn)體系以及蟾蜍卵母細(xì)胞表達(dá)體系對(duì)CsABC1的功能進(jìn)行了驗(yàn)證，這是首次在植物中克隆三萜化合物轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，將為植物三萜的運(yùn)輸研究提供指導(dǎo)作用。本論文的發(fā)現(xiàn)不僅幫助育種家進(jìn)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