甘草酸功能基因多态性对甘草酸含量的作用机制研究

基金项目类型：

国家自然科学基金

基金项目编号：

30672615

来源网站：

国家自然科学基金委员会

来源网址：

http://www.nsfc.gov.cn/

负责人：

刘春生

完成单位：

北京中医药大学

中文关键词：

功能基因多态性; 甘草酸含量;

其他语种关键词：

polymorphism of genes biosynthesized glycyrrhizin; glycyrrhizin content

项目类型：

面上项目

语种：

中文

开始日期：

2007-01-01

结束日期：

2009-12-31

中文摘要：

本项目从基因序列、转录水平和异源表达蛋白等层次，系统揭示了甘草酸功能基因多态性对甘草酸含量的作用机制。取得了如下重要成果：(1) 发现甘草酸功能基因普遍存在多态性，某些突变基因型影响甘草酸含量主要是由该基因所编码酶的催化效率改变所致。本研究发现HMGR的GA插入基因型和β-AS的A基因型是高甘草酸植株的特异基因型，将其突变基因型和普通基因型分别在大肠杆菌和酵母菌中异源表达，比较其对底物的转化效率，发现β-AS的A基因型和HMGR的GA插入基因型可使酶的催化效率提高14倍和3倍，说明β-AS和HMGR基因的突变可增强酶的催化效率，增加中间产物的积累，进而提高甘草酸含量。（2）发现β-AS基因表达水平个体间差异较大，但和基因突变无关，SQS基因突变率较高，从整体植物和大肠杆菌异源表达的酶促反应均证明其基因突变和甘草酸含量无关，但SQS1的基因表达量水平提高和高甘草酸含量具有一定的相关性。（3）共表达显示基因间存在互作效应。将SQS的不同基因型和β-AS基因异源酵母菌共表达研究发现，上游基因突变会影响下游基因相关酶的催化活性，进而影响其催化产物的积累。这说明优良基因组合育种能提高甘草酸的含量。