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国产沉香为我国传统名贵中药,是桃金娘目瑞香科(Thymelaeaceae)沉香属植物白木香Aquilaria sinensis(Lour.)Gilg.树材中的黑色树脂部分。白木香在自然条件下正常生长,木质部为白色,质软不产树脂,无香气。当遭受到外界侵害,如自然条件下的雷击、风折、虫蚁蛀等,以及人为条件下的砍伤、火伤、真菌侵染等情况下,在树干中产生的黑色树脂包被心材从而形成沉香(树脂)。倍半萜类成分是白木香处于逆境胁迫(病原菌侵染、伤害)时产生的防御物质,是沉香(树脂)中主要的药效成分,对神经系统具有明显的生理活性。沉香倍半萜类化合物生物合成的过程中,倍半萜合成酶起到十分关键的作用,研究沉香倍半萜合成酶对于阐明白木香倍半萜类化合物的生物合成途径具有重要意义。本研究从沉香cDNA中扩增得到2个倍半萜合成酶基因As-SesTPS与As-SesTPS1,利用qRT-PCR技术检测基因的表达水平,并在大肠杆菌中进行表达,获得的活性蛋白通过GC-MS技术分析其酶学性质。主要结果如下:根据前期转录组测序结果,首次克隆得到白木香倍半萜合成酶基因As-SesTPS1,其开放阅读框(ORF)全长1 671 bp,编码556个氨基酸。生物信息学软件分析其与多条倍半萜合成酶基因具有较高相似性,并含有RRx8W和DDxxD的保守序列。As-Ses TPS1基因与先前从白木香中克隆得到的倍半萜合成酶基因编码的氨基酸序列相似性在40%-60%,推测As-SesTPS1基因为一种新的倍半萜合成酶基因,其可能编码不同结构类型的倍半萜合成酶蛋白。以Histone为内参基因,利用qRT-PCR技术对As-SesTPS与As-SesTPS1基因在白木香不同部位表达水平进行分析,结果显示As-SesTPS与As-SesTPS1基因均在沉香样品中高表达,在白木样品中几乎没有表达,说明二者在白木香产生沉香的过程中发挥十分关键的作用。将As-SesTPS与As-SesTPS1基因分别插入原核表达载体pET28a构建重组质粒pET28a-As-SesTPS-BL和pET 28a-As-SesTPS1-BL,在大肠杆菌中进行表达,经SDS-PAGE分析,Western-blot鉴定、氨基酸序列测定,得出二者均以包涵体形式表达;蛋白表达最佳诱导条件为IPTG终浓度1 mM,37℃诱导6 h;经纯化复性后得到有活性的不同的倍半萜合成酶。以倍半萜底物FPP与所得As-SesTPS蛋白进行酶促反应,生成Nerolidol、β-Bisabolene、Humulene三种倍半萜,其中主产物为Nerolidol,为沉香的特征性物质。检测不同反应时间、温度、PH下As-Ses TPS所编码倍半萜合成酶的酶活力,确定了As-Ses TPS蛋白的最适反应条件。本研究为后期深入研究沉香倍半萜合成酶基因之间的共性与特征差异提供数据依据,同时为今后提高白木香中倍半萜类物质含量及从基因水平探索沉香代谢的生理生化研究奠定了基础,为后续进一步研究倍半萜生物合成途径进而揭示白木香结香的分子机制具有重要的意义。