rolC基因对颠茄托品烷生物碱合成的影响

发根农杆菌浸染植物后产生的发根可合成高水平次生代谢产物,这种代谢增强作用是由rol基因诱导激发的,因此可利用rol基因提高颠茄中托品烷生物碱(tropane alkaloids, TAs)的合成能力。本研究以颠茄为实验材料,将发根农杆菌pRiA4质粒上的rolC基因通过CaMV35S启动子驱动,导入颠茄中超表达。分析转基因颠茄的表型、TAs含量以及TAs合成途径关键酶基因转录表达水平表化。结果表明,转基因颠茄表现出根系发达、雄性不育、雄蕊柱长高于雌蕊、提前开花、节间缩短、花小且多、腋芽和侧芽增多、顶端优势下降和叶片狭长等表型;转基因颠茄的TAs含量均显著高于对照,莨菪碱、山莨菪碱和东莨菪碱含量最高可达对照的2.58、3.59和15.77倍; TAs合成途径中的3个关键酶基因腐胺N-甲基转移酶(PMT)、托品酮还原酶I (TRⅠ)和莨菪碱6-β-羟化酶(H6H)的表达量与对照相比表达上调。以上研究表明rolC基因通过上调颠茄TAs合成关键酶基因的表达提高了颠茄中TAs的合成能力,为利用rolC基因进行高TAs含量的颠茄分子育种奠定了基础。