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杠柳顺式-1,4-聚异戊二烯生物合成关键基因PsIPPI和PsCPT的克隆及功能分析 被引量：2
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作者 路国栋 刘祥 +4 位作者 刘慧 张君 张虹 郎思睿 陈任 《基因组学与应用生物学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1079-1090,共12页
天然橡胶是事关国计民生和国家安全的重要战略物资,其主要成分为顺式-1,4-聚异戊二烯,主要产自巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)。由于受到该树种热带生长特性限制,我国适合种植的区域有限,产能严重不足,开发新的天然橡胶资源已成为迫切... 天然橡胶是事关国计民生和国家安全的重要战略物资,其主要成分为顺式-1,4-聚异戊二烯,主要产自巴西橡胶树(Hevea brasiliensis)。由于受到该树种热带生长特性限制,我国适合种植的区域有限,产能严重不足,开发新的天然橡胶资源已成为迫切需要解决的问题。杠柳(Periploca sepium)乳管分泌的乳汁含有顺式-1,4-聚异戊二烯,非常适用于我国作为天然橡胶生产的替代植物。通过对杠柳树枝(包括皮、枝、叶)进行转录组测序,成功克隆了两个对顺式-1,4-聚异戊二烯生物合成起关键作用的基因PsIPPI和PsCPT,即异戊烯基二磷酸异构酶(isopentenyl diphosphate isomerase, IPPI)和顺式-异戊二烯基转移酶(cis-prenyltransferase, CPT)基因;以杠柳茎段为外植体,通过农杆菌介导的转化,将这两个基因以单独或组合形式在杠柳植物体内过表达,结果发现其基因相对表达量最高可增加200倍以上,但单独过表达PsIPPI的转基因植株,其聚异戊二烯含量和分子量分布没有明显变化;单独过表达PsCPT的转基因植株,其聚异戊二烯含量增加了约5倍,且高分子部分的比例提升了约1.6倍;同时过表达PsIPPI和PsCPT的转基因植株,其聚异戊二烯含量增加了5~6倍,高分子部分的比例提升了约2倍。本研究对杠柳顺式-1,4-聚异戊二烯生物合成关键基因的功能做了初步分析,证实利用部分关键基因的过表达可以提高杠柳的天然橡胶产量和高分子量的比例。随着对杠柳有关顺式-1,4-聚异戊二烯生物合成机制、编码各种酶系的关键基因的不断挖掘,可望将杠柳培育成为生产天然橡胶的替代植物,为解决我国天然橡胶贫乏的工业瓶颈和丰富橡胶资源提供技术支撑。 展开更多
关键词 杠柳 天然橡胶 聚异戊二烯 异戊烯基二磷酸异构酶 顺式-异戊烯基转移酶
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