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作者:周千惠;刘俊霞;刘萍萍;易阳;曹培健;杨作仁;郑凯;张剑锋;
单位:新疆农业大学农学院;中国烟草总公司郑州烟草研究院;中国农业科学院棉花研究所;
摘要:类胡萝卜素双加氧酶(Carotnoid Cleavage Dioxygenase,CCD)是藏红花素生物合成途径中的关键酶。为探究不同CCDs在烟草底盘中的催化效率,推动藏红花素在烟草中高效异源合成,测定了烟草中内源CCDs,并选择来源于5个物种的6个与藏红花素合成相关的CCDs基因在本氏烟中进行瞬时表达,同时分析了不同CCDs的催化效率以及藏红花素异源合成对烟草类胡萝卜素代谢流的影响。结果表明,烟草中内源CCDs不能催化合成藏红花素,CsCCD2L、BdCCD4.1、BoCCD4-3和GjCCD4a的转化株系中实现了藏红花素的异源合成,不同CCDs的催化效率存在较大差异。其中,CsCCD2L和GjCCD4a具有较高的催化活性。藏红花素异源合成影响了烟草中番茄红素、β-胡萝卜素和玉米黄质代谢流,CCDs可能具有更广泛的代谢底物特异性。基于核转化构建了藏红花素异源合成稳定遗传材料,明确了藏红花素在烟草中高效异源合成的优化策略,为藏红花素烟草生物反应器开发奠定了重要基础。
关键词:烟草;代谢工程;藏红花素;CCDs
基金资助:中国烟草总公司首席科学家创新专项项目“藏红花素在烟草中异源合成研究”(902022CK0580); 中国工程科技发展战略河南研究院战略咨询研究项目“高值天然产物生物合成创新发展战略研究”(2023HENZDB01)