生物学杂志

生物学杂志 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (4): 88-.doi: 10.3969/j.issn.2095-1736.2026.04.088

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暗紫贝母甲羟戊酸激酶基因在拟南芥中异源表达及抗旱功能分析

黄　雪1， 黄德娅1， 马子淳1， 刘泓廷1， 任靓媛1， 邹　萌1， 周嘉裕1， 梁　剑2， 廖　海1   

  1. 1. 西南交通大学 生命科学与工程学院， 成都 610031； 2. 阿坝师范学院 资源与环境学院， 阿坝 623002
  • 出版日期:2026-08-18 发布日期:2026-08-21
  • 通讯作者: 梁剑，博士，教授，研究方向为药用植物学和分子生物学，E-mail：583132434@qq.com； 廖海，博士，教授，研究方向为药用植物学和分子生物学，E-mail：ddliaohai@home.swjtu.edu.cn；梁剑与廖海为共同通信作者
  • 作者简介:黄雪，硕士研究生，研究方向为植物学和分子生物学，E-mail：hxyellowsnow@163.com
  • 基金资助:
    四川省科技项目（2018SZ0061，2021ZHFP0170）； 四川省中医药管理局面上项目（2021MS116）； 成都市科技局项目（2022-YF05-01357-SN）

Heterologous expression of mevalonate kinase from Fritillaria unibracteata in Arabidopsis thaliana and analysis of its drought tolerance

HUANG Xue1, HUANG Deya1, MA Zichun1, LIU Hongting1, REN Liangyuan1, ZOU Meng1, ZHOU Jiayu1, LIANG Jian2, LIAO Hai1   

  1. 1. School of Life Science and Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China;
    2. College of Resources and Environment, Aba Teachers University, Aba 623002, China
  • Online:2026-08-18 Published:2026-08-21

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摘要： 本研究将暗紫贝母甲羟戊酸激酶（FuMK）基因连接至带有35S启动子驱动的pCambia2301-KY载体，转化农杆菌GV3101，通过花序侵染法导入野生型拟南芥。经卡那霉素抗性筛选与PCR鉴定获得了转基因植株。将转基因植株和野生型植株分别在正常条件与干旱条件下培养，观察分析不同植株的表型、萜类组分含量与保护性酶等活性变化，从而确定FuMK基因的抗旱功能。结果显示，FuMK基因在转基因植株的地上组织如花、茎与叶等中表达较高，而根中表达量最少。干旱胁迫下，转基因植株的鲜重（P<0.01）、叶长（P<0.05）、叶片数量（P<0.05）等表型指标均显著优于野生型植株，体现出更强的抗旱能力。转基因植株中类胡萝卜素与叶绿素等下游萜类物质含量，苯丙氨酸解氨酶（PAL）、超氧化物歧化酶（SOD）与过氧化物酶（POD）等保护性酶活增强，但过氧化氢（H2O2）与丙二醛（MDA）含量下降。研究证明FuMK基因的异源表达能够增强下游萜类物质合成，提高植物抗旱能力，从而为后续代谢工程提供思路与候选基因。

关键词: 暗紫贝母, MVA途径, 甲羟戊酸激酶, 亚细胞定位, 抗旱

Abstract: In this study, the coding region ofFritillaria unibracteatamevalonate kinase （FuMK） gene was inserted into pCambia2301-KY vector under the control of 35S promoter using homologous recombination. The recombinant vector was then introduced intoAgrobacterium tumefaciensGV3101. The floral dip method was used to transform the wild-typeArabidopsis thaliana. The transgenic plants were identified by kanamycin resistance followed by RCR verification. Phenotypes, terpenoid contents and defense enzyme activities of wild-type and transgenic plants were evaluated under normal and drought conditions, respectively. As a result, theFuMKgene showed higher expression level in aerial tissues than underground tissue. In comparison with wild-type plants, the transgenic plants displayed higher weight （P<0.01）, leaf length （P<0.05）, and leaf number （P<0.05）, suggesting the higher drought tolerance in transgenic plants. Moreover, the transgenic plants exhibited higher carotenoid and chlorophyll contents, phenylalanine ammonia-lyase （PAL）, superoxide dismutase （SOD） and peroxidase （POD） activities, but lower hydrogen peroxide （H2O2） and malondialdehyde （MDA） contents, compared to those of wild-type plants. Overall, this study confirmed that heterologous expression ofFuMKgene not only enhanced thein vivobiosynthesis of downstream terpenoid products, but also conferred tolerance to drought, thereby providing a basis and candidate genes for future metabolic engineering.

Key words: Fritillaria unibracteata, MVA pathway, mevalonate kinase, subcellular localization, drought tolerance

中图分类号: