葛根素生物合成途径中关键糖基转移酶基因的克隆与功能分析

葛根素下游合成途径中关键糖基转移酶基因的缺乏已成为限制葛根素异源生物合成的一个瓶颈。本项目拟从野生葛的根中分离出一批糖基转移酶基因(家族1)的片段，利用qRT-PCR技术研究它们在葛的不同组织(根、茎与叶)中的空间表达模式。借助葛的发根遗传转化系统以及RNA干扰技术，筛选出葛根素生物合成途径中的关键糖基转移酶(KCGT)基因；利用RACE-PCR(Rapid Amplification of cDNA Ends)技术克隆KCGT基因的全长cDNA，在大肠杆菌中表达并纯化KCGT蛋白。通过酶促生化反应以及KCGT基因在葛根发根中的过量表达，分别在体外与体内对KCGT基因的功能进行鉴定。本项目的开展将为调控葛根素的生物合成或异源系统生产葛根素提供必需的基因资源，进而促进葛根素的产业化规模发展。

葛根素下游合成途径中关键糖基转移酶基因的缺乏已成为限制葛根素异源生物合成的一个瓶颈，本项目旨在挖掘并功能分析葛根素合成途径关键糖基转移酶基因，取得了以下研究结果：1、通过分析葛根素物质积累以及其上游已知基因4CL表达响应模式分析, 明确了野葛植物根是葛根素代谢流合成最为旺盛植物组织，相关结果发表在国际SCI杂志Bio.Pharm.Bull上(Li et al, Bio. Pharm. Bull., 2014, 37: 113-122)上；2、建立了野葛植物根与叶组织器官的比较转录组学数据库，明确了22个与葛根素合成潜在相关的候选糖基转移酶基因，相关结果发表在国际SCI杂志Plant cell reports上（Wang et al, Plant cell reports, 2015, 34:733-743）; 3、利用RACE-PCR技术获得了所有候选基因全长cDNA序列，并利用异源生物蛋白表达技术，对它们的生物化学功能展开了分析，发现了催化异黄酮物质大豆苷合成的关键糖基转移酶，相关结果发表在国际SCI杂志Plant cell reports上(Li et al., Plant cell reports, 2014, 33:1173-1185); 明确了另一候选基因参与到异黄酮碳4′,7位置双糖基化修饰过程，该双功能糖基转移酶在植物界尚属首次挖掘，相关成果已整理文章有待发表。