Use of the cryptogein gene to stimulate the accumulation of bacopa saponins in transgenic Bacopa monnieri plants
- 作者
- Sukanya Majumdar, Saraswati Garai, Sumita Jha
- 杂志
- Plant Cell Reports（2012）
- DOI
- 10.1007/s00299-012-1303-3
- 所属领域
- 代谢工程
- 关键词
- 阅读原文
- 查看 PDF 原文
解决的核心问题
如何利用 cryptogein 蛋白类激发子基因通过 Ri 和 Ti 质粒转化印度药用植物假马齿苋（Bacopa monnieri），以提高假马齿苋皂苷的积累量。
研究策略
将编码 cryptogein 蛋白激发子的 crypt 基因通过农杆菌 Ri 和 Ti 质粒导入假马齿苋，利用其激发子特性触发植物防御信号转导，从而促进生长和次生代谢产物（bacopa saponins）的积累。
核心内容
本研究通过农杆菌Ri和Ti质粒将编码cryptogein激发子的crypt基因导入药用植物假马齿苋，利用该激发子触发的防御信号转导促进植物生长并提高假马齿苋皂苷积累。实验显示，Ri质粒转化的crypt转基因根在含100 mg/L卡那霉素培养基上诱导率达34.84%，且crypt基因增强了Ri转化植株的再分化能力。Ri crypt转化株地上部生物量为野生型的3.3倍，根部生物量为5.3倍。Ti crypt转化株中六种假马齿苋皂苷含量较野生型提高至6倍，其中Bacopasaponin D含量最高（Ti crypt为1.69%，Ri crypt为1.42%），Bacoside A3在Ti crypt中达0.49%（约为野生型6倍）。该研究首次同时采用Ri和Ti质粒导入crypt基因，证实其表达能显著促进生长并大幅提升皂苷产量，为假马齿苋皂苷规模化生产及激发子效应研究提供了有价值的转基因株系。
创新点
首次同时采用 Ri 和 Ti 质粒将 crypt 基因导入假马齿苋，并证实 crypt 基因的存在可增强 Ri 转化植株的再分化能力，同时显著提高多种假马齿苋皂苷的积累。
研究对象（3）
| 底盘细胞 | 代谢通路 | 基因 | 蛋白 | 功能 | 说明 |
|---|---|---|---|---|---|
| Bacopa monnieri | 假马齿苋皂苷（bacopa saponins）生物合成 | crypt | cryptogein | 调控 | 来源于 Phytophthora cryptogea 的蛋白类激发子，通过触发防御信号转导促进次生代谢物积累。 |
| Bacopa monnieri | 植物激素信号（影响形态发生与生长） | rolA, rolAB | — | 调控 | 来自 A. rhizogenes Ri T-DNA 的 rol 基因，参与影响转化根形态、生长及再分化。 |
| Bacopa monnieri | 农杆菌冠瘿碱合成（非植物代谢） | ags | agropine synthase | 催化 | TR-DNA 上的 agropine 合酶基因，作为转化分子标记。 |
关键发现
- Ri crypt 转化根在卡那霉素（100 mg/L）选择培养基上的诱导率为
- 84±3.24%；Ri crypt 转化植株的地上部生物量比野生型增加
- 3 倍，根部生物量增加
- 3 倍；Ti crypt 转化植株中 six bacopa saponins 含量较野生型提高至 6 倍，其中 Bacopasaponin D 含量最高（Ti crypt 为
- 69%，Ri crypt 为
- 42%）；Bacoside A3 在 Ti crypt 中为
- 49%（约为野生型的 6 倍），Ri crypt 中为
- 39%（为 Ri 转化植株的 4 倍）；Ri crypt 中 Bacopaside II 为
- 15%（为 Ri 转化植株的 3 倍），Bacopaside III 为
- 07%（约为 Ri 植株的 4 倍），Bacopaside V 为
- 139%（为 Ri 植株的 2 倍）；Bacopasaponin E 在转基因植株中未检测到。
研究结论
crypt 基因在假马齿苋中的表达能显著促进植物生长并提高多种假马齿苋皂苷的积累，产生可用于大规模皂苷生产及激发子效应研究的转基因株系。