Earlier Flowering Induced by Over-Expression of CO Gene Does Not Accompany Increase of Artemisinin Biosynthesis in Artemisia annua
- 作者
- H. Wang, Y. Liu, K. Chong, B. Y. Liu, H. C. Ye, Z. Q. Li, F. Yan, G. F. Li
- 单位
- Key Laboratory of Phytosynthesis and Environmental Molecular Physiology, Institute of Botany, The Chinese Academy of Sciences, Nanxincun (20#), Xiangshan, Haidian District, Beijing 100093, China; College of Life Sciences, Hebei University, Baoding, Hebei 071002, China
- 杂志
- Planta Medica（2006）
- DOI
- 10.1055/s-2006-924634
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
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解决的核心问题
探究青蒿开花与青蒿素生物合成之间是否存在直接关联，即开花是否促进青蒿素积累。
研究策略
利用农杆菌介导法将拟南芥CONSTANS(CO)基因转入青蒿，构建由CaMV 35S启动子驱动的CO-GUS融合基因表达载体pBICO，获得CO过表达转基因植株；在短日照条件下诱导开花，比较转基因开花植株与非转基因未开花植株的青蒿素含量，从而判断开花与青蒿素合成的关联性。
核心内容
该研究通过农杆菌介导法将拟南芥CONSTANS（CO）基因转入青蒿，构建由CaMV 35S启动子驱动的CO-GUS融合表达载体，获得CO过表达转基因植株。在短日照条件下，转基因青蒿开花时间比非转基因对照提前约15天，但开花转基因植株与非开花非转基因植株的青蒿素含量无显著差异。研究发现青蒿素含量在开花前达到最大值，开花后显著下降。这一结果表明，开花本身并不直接促进青蒿素生物合成，此前观察到的开花与青蒿素积累的同步现象仅是时间上的巧合，两者并无直接因果联系。该发现从分子水平澄清了青蒿开花与青蒿素合成的关系，为确定青蒿合理采收期提供了理论依据，即应在营养生长后期至现蕾前采收青蒿以获得最大产量。
创新点
首次利用开花促进基因CO过表达使青蒿提前开花，从分子水平验证开花与青蒿素生物合成无直接因果联系，为青蒿素合理收获期的确定提供理论依据。
研究对象（3）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Artemisia annua L. | 青蒿素生物合成途径 | CO | CONSTANS | 调控 | 来自拟南芥，过表达促进开花，用于研究开花与青蒿素合成的关系 |
| Artemisia annua L. | — | NPT II | 新霉素磷酸转移酶 | 催化 | 植物筛选标记，赋予卡那霉素抗性 |
| Artemisia annua L. | — | GUS | β-葡萄糖醛酸酶 | 催化 | 报告基因，与CO基因融合表达，用于检测转化体 |
关键发现
- CO转基因青蒿在短日照条件下开花时间比非转基因对照提前约15天
- 青蒿素含量在开花前达到最大值，开花后显著下降
- 开花转基因植株与非开花非转基因植株的青蒿素含量无显著差异。这表明开花本身不直接促进青蒿素生物合成，青蒿素含量增加与开花只是时间上的巧合，并无直接关联。
研究结论
青蒿素生物合成与开花无直接联系；青蒿素含量在营养生长后期至现蕾前最高，建议该时期采收青蒿以获得最大产量。