摘要
芥子油苷是一种重要的植物次生代谢产物，种类繁多，分布广泛。在十字花科植物中含量较多且研究较为深入。对于植物，芥子油苷的水解产物具有抗病、抗虫以及防止草食动物摄食等功能;对于人类而言，某些芥子油苷如萝卜硫苷的水解产物萝卜硫素等具有很强的抗癌活性，可预防多种癌症的发生和发展，且副作用小。西兰花是十字花科的重要蔬菜，其萝卜硫苷的含量十分丰富，因此西兰花中芥子油苷代谢及其调控的研究一直备受关注。 借助模式植物拟南芥，芥子油苷合成相关的基因和水解酶基因研究已较为透彻，已经基本探明合成途径，对其水解酶黑芥子酶也有很多研究。本研究的目的是在现有研究的基础上探究芥子油苷代谢途径上游的调控因子，为更有效地利用芥子油苷奠定基础。芥子油苷是一种含硫的次生代谢产物，其合成与降解过程都与硫的代谢密切相关。通过基因共表达分析并结合前人的研究结果，我们筛选获得了两个可能调控芥子油苷代谢的候选蛋白BoLSU1和BoLSU2。选择BoLSU1和BoLSU2作为芥子油苷代谢的候选调控因子主要原因是:在拟南芥中LSU1和LSU2是低硫响应基因(ResponsetoLowSulfur)，而且与MYB28和SLIM1基因的表达密切相关。MYB28是直接调控脂肪族芥子油苷合成的转录因子，而SLIM1则是硫代谢的重要调控因子且影响芥子油苷含量。由于芥子油苷代谢途径在十字花科植物中具有较高的保守性，所以选择西兰花中的同源基因BoLSU1和BoLSU2作为研究对象，探讨研究这两个基因对芥子油苷代谢的调控作用。 首先，我们克隆了西兰花BoLSU1和BoLSU2基因，构建了35S::BoLSU1和35S::BoLSU2转基因拟南芥。之后，分析了正常硫供应和缺硫条件下35S::BoLSU1和35S::BoLSU2转基因植株芥子油苷的含量，结果表明缺硫处理显著降低脂肪族和吲哚族芥子油苷的含量，转基因植株中脂肪族芥子油苷含量降低的幅度显著高于野生型，吲哚族芥子油苷的降低幅度与野生型没有显著差异;又进行了正常硫供应和缺硫条件下35S::BoLSU1和35S::BoLSU2转基因植株中脂肪族和吲哚族芥子油苷合成途径关键酶基因表达量变化的分析，结果表明，缺硫处理显著抑制了脂肪族芥子油苷合成酶基因的表达，转基因植株中抑制的程度更大;通过分析正常硫供应和缺硫条件下35S::BoLSU1和35S::BoLSU2转基因植株中脂肪族芥子和吲哚族芥子油苷合成途径转录因子基因表达的变化，研究结果表明，缺硫处理显著抑制了脂肪族芥子油苷转录因子基因的表达，转基因植株中抑制的程度更大;最后分析了正常硫供应和缺硫条件下35S::BoLSU1和35S::BoLSU2转基因植株中脂肪族芥子和吲哚族芥子油苷降解途径中黑芥子酶基因表达水平的变化，研究结果表明，缺硫处理显著促进了脂肪族芥子油苷降解途径黑芥子酶基因BGLU28和BGLU30的表达，转基因植株中促进的程度更大。 综上所述，我们的研究表明，BoLSU1和BoLSU2对芥子油苷代谢具有调控作用，缺硫条件下，BoLSU1和BoLSU2抑制芥子油苷的合成同时促进芥子油苷的降解，使芥子油苷含量下降。我们的研究为深入探讨芥子油苷的调控机制和培育高抗癌活性的西兰花品种奠定了理论基础。
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