摘要
植物萜烯（单萜烯、倍半萜烯、双萜烯）类化合物是植物在昆虫取食诱导后最常见，最多样的植物挥发物类群。水稻基因组中含有大量的萜烯合成酶基因，这些基因负责水稻萜烯类化合物的合成，参与水稻对植食性昆虫的间接防御反应。本研究利用水稻（日本晴）为研究材料，利用分子克隆、原核表达技术及气质联用等技术，得出以下试验结论: 通过RACE末端特异性扩增技术，克隆了水稻萜烯合成酶基因Os8g07100全长序列。其ORF为1641bp，编码564个氨基酸，预测分子量为68.5kDa，等电点为5.59。氨基酸序列含有典型的植物TPS基因保守域(DDxxD和(N，D)D(L，I，V)x(S，T)xxxE。软件分析表明，水稻萜烯合成酶基因Os08g07100没有信号肽。根据已知物种的萜烯合成酶基因的氨基酸序列，建立系统发育树。从系统发育树结果可以看出，水稻的萜烯合成酶基因Os08g07100与被子植物的倍半萜烯合成酶基因中吉马烯D合酶和α-石竹烯合酶的同源性最高，亲缘关系最近，其次是β-法尼烯合酶。这表明，亲缘关系越近，萜烯合成酶基因Os08g07100氨基酸序列的同源性越高。 体外酶反应中，通过GC-MS气质联用色谱仪分析，并未发现蛋白与底物结合，很可能是因为包涵体经处理后，其特性发生变化而导致的;对未经处理的包涵体进行体外酶反应，底物与蛋白仍然不结合，其原因可能是结合位点被包裹，从而影响了二者的结合。因此，还需进一步调整诱导条件，使其在上清表达，从而进行进一步的验证。 对分蘖期及分蘖后期三种品系的水稻，进行GUS活性检测，及对其挥发物的气质联用检测，发现水稻植株在沉默基因Os08g07100片段后，表型上缺失了包括挥发物limonene和(E)-β-farnesene在内的多种水稻挥发物的缺失。本研究发现，沉默水稻被二化螟诱导后表达量特异性上调的基因Os08g07100后，水稻缺失了limonene，说明了水稻间接防御基因Os08g07100对于水稻防御二化螟具有重要作用。 在分蘖后期进行挥发物的收集与鉴定后发现，水稻植株在沉默基因Os08g07100片段后，分蘖后期缺失了9种挥发物，其中大部分是萜烯化合物。这些缺失的挥发性化学物质可能是水稻间接防御重要的防御性信息化学物质。综上所述，水稻基因Os08g07100是一种重要的与水稻挥发物合成相关的萜烯合成酶基因，具有重要意义，其沉默后导致缺失的挥发物正在进一步的研究当中。
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