中文摘要：

苔类植物是植物界中的一个重要门类，具有独特的生物学特性，包括其特殊生长环境、一般不被真菌、病毒感染，不为昆虫、蜗牛等动物所食等特性，这与其所含有的次生代谢产物密切相关。课题组研究结果表明地钱次生代谢产物中主要含有大量的萜类化合物，为阐明地钱萜类合成途径及调控机制，研究地钱萜类化合物与抗病、抗虫的关系，本项目拟以实验室成功建立的地钱悬浮培养细胞为材料，克隆地钱萜类合成酶及异戊二烯途径上的其他关键酶基因，通过大肠杆菌和酵母的异源表达及酶活分析，鉴定其催化产物，并将获得的关键酶基因转入模式植物拟南芥和地钱，通过分析转基因植物的萜类化合物及抗病、抗虫能力的变化，深入研究这些萜类合成酶的生物学功能。本项目研究结果将有助于了解苔藓植物化学生态学，探讨苔藓植物本身具有的独特的抗病、抗虫等作用的物质基础。

结论摘要：

苔类植物富含萜类和双联苄类化合物，其生物合成途径尚不清楚，为研究苔类植物此生代谢产物生物合成途径，本课题建立了钝鳞紫背苔cDNA文库，并进行EST测序，得到了13个萜类合成相关基因片段，5’RACE克隆到了1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原酶（DXR）, 2-C-甲基-D-赤藓糖-4磷酸酯合成酶（MEPS）, 法尼基焦磷酸合成酶（FPS）, 3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合成酶（HMGS）, 异戊烯基焦磷酸异构酶(IPI)，八氢番茄红素去饱和酶全长cDNA序列，并提交genbank数据库，基因序列号为（MEPS JQ898143， DXR JQ905261， FPSJQ905263， HMGS: JQ905262, IPIKC445184，八氢番茄红素去饱和酶KC445183），氨基酸序列比对结果表明，苔类植物萜类合成酶和高等植物萜类合成酶具有较高的同源性。将DXR构建入pTrc载体，然后和pAC-LYC（含有合成类胡萝卜素所需的GGPP合成酶，八氢番茄红素合成酶，八氢番茄红素去饱和酶）载体共同转化大肠杆菌，结果表明共转化DXR基因比共转空载体对照颜色深。外源使用茉莉酸甲酯处理苔类植物后，萜类合成相关基因的表达受到诱导，表明和高等植物一样，萜类化合物在植物抵抗外界环境压力过程中起重要作用。想要进行苔类植物代谢工程研究，首先需要建立苔类植物组织培养体系。文献报道地钱的遗传转化都是以孢子为受体，采用基因枪或农杆菌介导的方法进行转化。本课题成功建立了粗裂地钱组织培养体系，首次建立以愈伤组织为受体的农杆菌介导的苔类植物遗传转化体系，并将萜类合成基因进行了过量表达，转基因植物化学成分分析正在进行中，为研究苔类植物基因功能奠定了基础。 本课题还研究了2个肉桂醇脱氢酶基因的功能，分别命名为PaCAD1和PaCAD2。2个基因含有保守域VTG(X)2G(X)9L(X)5。将PaCAD1和PaCAD2构建入原核表达载体，进行重组蛋白表达，体外酶活鉴定，HPLC结果表明表达的蛋白可催化对羟基肉桂醛、芥子醛和松柏醛为对羟基肉桂醇、芥子醇和松柏醇。木质素含量测定表明野生型苔叶子比培养的愈伤组织木质素含量高，与此结果一致，PaCAD1和PaCAD2基因在野生型叶子表达量比在培养的愈伤组织中高，进一步证明这两个基因是参与木质素单体生物合成的关键基因。