'西伯利亚'百合LiCMK基因克隆及功能分析

4-二磷酸胞苷-2-C-甲基赤藓糖激酶(CMK)是萜类花香合成甲基赤藓糖醇磷酸(MEP)途径的关键酶,为揭示其对百合花香的调控作用,从'西伯利亚'百合(Lilium'Siberia')中克隆LiCMK基因,进行生物信息学分析,利用亚细胞定位确定蛋白位置,采用荧光定量PCR技术检测基因时空表达模式,并运用病毒诱导基因沉默(VIGS)方法瞬时沉默LiCMK,验证其功能.结果显示,LiCMK全长 1200 bp,编码 399 个氨基酸,属于IspE家族,与油棕(Elaeis guineensis)中的CMK相似度最高.LiCMK的表达随花期呈现先上升后降低的规律,在盛花期的表达量达到峰值,在花器官中的表达量明显高于茎、叶中的表达量.LiCMK蛋白定位于叶绿体中.LiCMK在百合中瞬时沉默后,LiCMK表达水平下降了约 84％,主要的单萜合成基因表达量明显下降,月桂烯合酶基因(MYS)、罗勒烯合酶基因(OCS)和芳樟醇合酶基因(LIS)分别降低了 57％、59％和 63％,主要的单萜类化合物月桂烯、罗勒烯和芳樟醇释放量显著下降.结果表明,LiCMK基因对'西伯利亚'百合单萜化合物的合成与花香释放有重要作用,为后续深入研究百合单萜合成及其花香释放的调控机制奠定基础.