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青蒿素生物合成途径调控因子及还原酶克隆的研究

青蒿素生物合成途径调控因子及还原酶克隆的研究
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  • 批准号:30630008
  • 批准年度: 2010年
  • 学科分类:植物次生代谢与调控(C020409) |
  • 项目负责人:陈晓亚
  • 负责人职称:研究员
  • 依托单位:中国科学院上海生命科学研究院
  • 资助金额:150万元
  • 项目类别:重点项目
  • 研究期限:2007年01月01日 至 2010年12月31日
  • 中文关键词: 青蒿素;生物;因子;还原酶;克隆
  • 英文关键词:Artemisia annua; Artemisinin; Metabolism; Biosynthesis; Transformation

项目摘要

中文摘要

青蒿素是药用植物青蒿产生的一种倍半萜内酯,是目前最有效的抗疟药物,但在植物中含量较低。本项目对青蒿素的生物合成及其调控进行了研究。构建了青蒿腺体毛EST文库,测序得到1300多个独立基因(uni-gene)。通过基因芯片分析,获得了596个差异表达克隆。分离鉴定了青蒿1个新的倍半萜合酶-没药醇合酶,1个α, β-双键还原酶,以及2个棉花P450还原酶。对青蒿素生物合成途径中的关键酶(紫穗槐二烯合酶,ADS)进行定点突变,使其催化效率提高近2倍,可用于青蒿素代谢基因工程。研究了光信号和植物激素对倍半萜生物合成的影响,发现茉莉酸酯信号因子MYC2起重要的的调控作用。对青蒿AP2类转录因子ZAP1和ZAP2展开研究,初步表明它们能够调控青蒿素生物合成途径中几个酶基因的转录。通过过量表达ADS,ZAP1和ZAP2,获得了若干青蒿素含量增加的转基因青蒿。由于青蒿素在腺毛中积累,项目还研究了miR156及其靶基因SPL对植物表皮毛分布和发育的影响,已获得相关转基因青蒿。已发表标注SCI论文4篇,申请国内和国际发明专利各1项。完成项目规定的研究任务。

英文摘要

Artemisinin, a sesquiterpene lactone isolated from Artemisia annua, is an effective drug for treatment of malaria,its accumulation in plant, however, is relatively low. In this research, we investigated the biosynthesis of artemisinin and its regulation. EST libraries were constructed for A. annua glandular hairs, from which more than 1,300 uni-genes were obtained. Furthermore, microarray analyses revealed 596 differentially expressed clones. We also identified a new sesquiterpene synthase (bisabolol synthase) and an α, β-double bond reductase from A. annua, in addition to two cotton P450 reductase. Amorpha-4,11-diene synthase (ADS) is the key enzyme of artemisinin biosynthesis. Though site-directed mutagenesis, the ADS activity was nearly doubled, and the mutant enzyme has application potential in synthetic biology for engineering artemisinin production. We studied that the regulation of sesquiterpene biosynthesis by light and phytohormones, and found that JA signaling factor MYC2 plays a key regulatory role. Two AP2 transcription factors, ZAP1 and ZAP2, were also found to affect the expression level of several key enzyme genes in the artemisinin pathway. We have generated transgenic Artemisia lines over-expressing ADS, ZAP1 and ZAP2, respectively, and some lines showed higher levels of artemisinin accumulation

结题摘要

青蒿素是药用植物青蒿产生的一种倍半萜内酯,是目前最有效的抗疟药物,但在植物中含量较低。本项目对青蒿素的生物合成及其调控进行了研究。构建了青蒿腺体毛EST文库,测序得到1300多个独立基因(uni-gene)。通过基因芯片分析,获得了596个差异表达克隆。分离鉴定了青蒿1个新的倍半萜合酶-没药醇合酶,1个α, β-双键还原酶,以及2个棉花P450还原酶。对青蒿素生物合成途径中的关键酶(紫穗槐二烯合酶,ADS)进行定点突变,使其催化效率提高近2倍,可用于青蒿素代谢基因工程。研究了光信号和植物激素对倍半萜生物合成的影响,发现茉莉酸酯信号因子MYC2起重要的的调控作用。对青蒿AP2类转录因子ZAP1和ZAP2展开研究,初步表明它们能够调控青蒿素生物合成途径中几个酶基因的转录。通过过量表达ADS,ZAP1和ZAP2,获得了若干青蒿素含量增加的转基因青蒿。由于青蒿素在腺毛中积累,项目还研究了miR156及其靶基因SPL对植物表皮毛分布和发育的影响,已获得相关转基因青蒿。已发表标注SCI论文4篇,申请国内和国际发明专利各1项。完成项目规定的研究任务。

评估说明

    国家自然科学基金项目“青蒿素生物合成途径调控因子及还原酶克隆的研究”发布于爱科学iikx,并永久归类于相关科学基金导航中,仅供广大科研工作者查询、学习、选题参考。国科金是根据国家发展科学技术的方针、政策和规划,以及科学技术发展方向,面向全国资助基础研究和应用研究,发挥着促进我国基础研究源头创新的作用。国科金的真正价值在于它能否为科学进步和社会发展带来积极的影响。

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