【摘 要】
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甜菜素是一种水溶性含氮色素,在多数石竹目植物中替代花青素赋予植物以艳丽的颜色。它的生物合成涉及到三步关键酶促反应：羟基化L-酪氨酸形成L-DOPA.氧化L-DOPA生成cyclo-DOPA、转化L-DOPA为甜菜醛氨酸（生色基团）。甜菜醛氨酸与氨基酸或胺“自发”缩合形成甜菜黄素,但与cyclo-DOPA"自发”缩合形成红色的甜菜苷配基。多年来学术界推测PPO型酪氨酸酶参与了前两步反应,但缺乏分子生
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甜菜素是一种水溶性含氮色素,在多数石竹目植物中替代花青素赋予植物以艳丽的颜色。它的生物合成涉及到三步关键酶促反应：羟基化L-酪氨酸形成L-DOPA.氧化L-DOPA生成cyclo-DOPA、转化L-DOPA为甜菜醛氨酸（生色基团）。甜菜醛氨酸与氨基酸或胺“自发”缩合形成甜菜黄素,但与cyclo-DOPA"自发”缩合形成红色的甜菜苷配基。多年来学术界推测PPO型酪氨酸酶参与了前两步反应,但缺乏分子生物学证据。本实验室从红柄甜菜叶中纯化到了酪氨酸酶并克隆了基因BycTYR,为了研究该基因在甜菜素合成中的作用,本研究在克隆与解析其启动子的同时,还共表达了BvcTYR与介导第三步的DOD。主要结果如下：从红柄甜菜叶中克隆到了BvcTYR编码区的5’端侧翼区域,长度为1670 bp,预测结果显示它在3’端含有转录起始位点（TSS）、TATA-box、CAAT-box等调控元件,具有TATA-box型启动子的特征,将其命名为BvcPPOP。用BvcPPOP驱动GUS基因经农杆菌介导导入花青素植物拟南芥。GUS染色和定量分析结果显示,3vcPPOP::GUS在T3代转基因拟南芥的营养器官特异性表达,特别是在根和叶柄中优势表达,而在角果、种子、花序及花序叶中的表达不明显。它的表达强度受发育阶段的影响,但表达模式几乎不变。BvcPPOP::GUS的表达受非生物胁迫的影响,SA、MeJA能上调其表达,而NaCl、ABA.高pH值（pH8.0）、GA和甘露醇能下调其表达。为了探寻控制营养器官特异性表达的元件和获取核心启动子,对BvcPPOP进行了5’端删除,获得了4个不同长度的短截片段（F2-F5）。与BvcPPOP相比,4个短截片段驱动GUS基因在T3代拟南芥中的表达强度变化较大,特别是从F3开始,表达强度急剧减弱,但是其表达模式却未见明显变化。最短的短截片段（247 bp,F5）仍保留了在根和叶柄中优势表达的模式。在本生烟中瞬时共表达了BvcTYR与多种生物来源的DOD,结果显示BvcTYR与BvcDODAl共表达的本生烟叶片在蓝光下具有最强的甜菜黄素特征荧光信号。稳定表达BvcTYR和BvcTYR+BvcDODA1的普通烟草的叶盘均能催化酪氨酸/酪胺生成红/黄色物质。该红色物质在470 nm左右有一个吸收峰,可能是Dopa-quinone。这些结果为酪氨酸酶参与甜菜素生物合成的第一步酶促反应提供了分子生物学支持,也为在营养器官中表达目标基因提供了有用的工具。
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