竹节参SS-SE融合基因的表达模式与三萜皂苷合成代谢调控

P.japonicus is one of rare and endangered "seven" herbals, known as the "King of Herbs" in folk, TS as its main pharmaceutical ingredient,which has anti-aging,anti-cancer, lowering blood glucose and other biological activity. The studies indicated the simple overexpression of SS gene for improving TS content will have a certain role, but due to the existence of other limiting step, the TS high level accumulation is very difficult, hence it is necessary for multiple gene cotransformation to improve P. japonicus TS content largely. Our object is to fuse the key enzyme SS gene and SE gene, prokaryotic expression, proteinic purification and activity identification to determine the best patterns of Gene fusion; meanwhile build the SS-SE fusion gene plant expression vector，and transform P.japonicus by C58C1 to induce hairy root. The relationship between TS content of transgenic hairy roots and different expression vectors of SS-SE fusion gene will be analysized to clarify the molecular mechanism of SS-SE fusion gene in the P.japonicus TS synthesis, and provid the regulation target for improving P.japonicus TS content.

竹节参（Panax japonicus）属国家珍稀濒危的名贵“七类”中草药之一，在民间被誉为“草药之王”，三萜皂苷（triterpenoid saponins,TS）为其主要医药成分，有抗衰老、抗癌和降血糖等多种生物活性。前期研究指出，单纯过量表达SS基因对其TS的含量会有一定的促进作用，但由于其它限速步骤的存在，TS高水平积累非常困难，因此有必要进行多基因共转化以大幅度提高竹节参TS含量。本项目拟将竹节参TS合成途径上的关键酶SS和SE基因进行融合，通过原核表达、蛋白纯化以及酶活鉴定，确定以酶活为标准的基因融合方式；并构建SS-SE 融合基因植物表达载体，通过C58C1发根农杆菌转化竹节参以诱导毛状根产生，分析转基因毛状根中TS含量与融合基因不同载体表达模式之间的关系，阐明融合基因在竹节参TS合成中的分子调控机制，为提高竹节参TS含量提供调控靶点。

竹节参（Panax japonicus C.A.Meyer）属国家珍稀濒危的名贵“七类”中草药之一，在民间被誉为“草药之王”，三萜皂苷（triterpenoid saponins,TS）为其主要医药成分，有抗衰老、抗癌和降血糖等多种生物活性。前期研究指出，单纯过量表达SS基因对其TS的含量会有一定的促进作用，但由于其它限速步骤的存在，TS高水平积累非常困难，因此有必要进行多基因共转化以大幅度提高竹节参TS含量。在克隆SE基因的基础上，拟将SS和SE基因分别构建表达载体并转化竹节参愈伤组织，通过C58C1发根农杆菌转化竹节参以诱导毛状根产生，分析单独转化SS、SE基因以及共转化双基因对竹节参合成三萜皂苷的影响，阐明双基因共转化在竹节参TS合成中的分子调控机制，为提高竹节参TS含量提供调控靶点。结果指出，竹节参 SE 全长为 1 632 bp，编码 539个氨基酸，命名为 PjSE ，NCBI GenBank数据库登录号为：MK603118。PCR检测显示SS和SE基因均能单独或共同整合到竹节参毛状根中；RP-HPLC 测试指出单独转SS基因和SE基因，竹节参毛状根中Re含量是非转基因毛状根（CK）的2.4倍和2.3倍；SS 和 SE基因共超表达，则竹节参毛状根中Re含量为非转基因毛状根的5.3倍，可见转SS和SE基因对竹节参毛状根合成Re均有促进作用，在竹节参三萜皂苷生物合成途径中SS和SE基因共超表达具有正向调控功能。