杜仲松脂醇双糖苷生物合成关键蛋白DIRIGENT编码基因的克隆与功能分析

Duzhong (Eucommia ulmoides Oliv.), the oldest tonic herbs in tranditional Chinese medicine, is lists as one of ten important medicine plants in Guizhou province. Duzhong contains a series of medicinal composition. Pinoresinol diglucoside (PDG) is an important antihypertensive compound that can only been found in Duzhong. PDG have "two-way adjustment" that can adjust blood pressure for patients with hypertension or hypotension. In this study, the encoded genes of the DIRIGENT protein in PDG biosynthesis will be cloned, DIRIGENT protein is an important protein in PDG biosynthesis, which direct coniferyl alcohol coupling. The gene structure, spatio-temporal expression patterns and the relevant between PDG and the cloned gene will be analyzed. The transgenic plants that genetically modified to overexpression or inference the target gene will also be used to compare with the wild-type plants, in order to finds out the effects of target gene expression on PDG level in plants. The research results would provide the basic data on molecular regulation mechanism of pinoresinol diglucoside metabolite in Duzhong.

杜仲是我国特有的名贵中药材，是主产区贵州省重点开发的十大中药材之一。杜仲含有多种药用成分，其中的松脂醇双糖苷是目前仅在杜仲中发现的、具有双向调节血压功效的药用成分。本项目拟通过克隆催化前体物质松柏醇单体聚合为松脂醇双糖苷生化反应的关键蛋白DIRIGENT的编码基因，分析基因结构、时空表达特征以及与松脂醇双糖苷积累的关系，并利用转基因技术研究DIRIGENT蛋白编码基因超量表达或受抑制时对松脂醇双糖苷代谢的影响，为阐明松脂醇 双糖苷代谢的分子调控机理提供基础数据。

杜仲是我国特有的名贵中药材，含有多种药用成分，松脂醇双糖苷是目前仅在杜仲中发现的、具有双向调节血压功效的药用成分。本项目已转录组数据库为基础，筛选获得23个杜仲DIRIGENT蛋白编码基因，并利用RACE技术成功克隆了8个杜仲DIRIGENT蛋白编码基因，进行基因结构和基因表达特征分析，结果表明，克隆获得的8个基因分属3个DIRIGENT亚家族. 基因表达分析显示，克隆的EuDIRs在不同的树龄阶段表达模式存在显著差异，在杜仲成年植株中，EuDIR1、EuDIR3、EuDIR5、EuDIR14和EuDIR16基因在杜仲茎皮中的表达量较高，其余几个基因的表达无组织特异性。 而在幼年植株中，除EuDIR1和EuDIR16主要在茎中表达外，其余EuDIRs主要在叶片中表达。对不同树龄，不同部位的杜仲进行松脂醇双糖苷含量测定发现，在任何生长阶段，松脂醇双糖苷的积累主要集中在皮中，叶中含量低于皮中，但成年植株中的松脂醇双糖苷含量远高于幼年植株。转基因研究证明，转EuDIR1基因番茄对灰霉菌抗性提高，且转基因植株木质素含量显著提高。EuDIR1蛋白在体外具有促进松柏醇聚合时更多的产生（+）松脂醇的活性。项目研究攥写论文12篇，其中9篇已发表，3篇返修或审稿中，发表学术会议论文摘要8篇，学术会议报告5次，其中国际会议报告1次。培养硕士研究生7人。