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薯蓣皂素(diosgenin)，是一种天然存在的甾体皂苷元。以其为前体能够合成数百种甾体药物，因此，薯蓣皂素也被医药界称为“药用黄金”。薯蓣皂素的生物合成途径目前尚不明确，比如其合成上游途径是途经羊毛甾醇还是环阿屯醇也无定论。本课题组前期开展了薯蓣皂素合成植物胡卢巴转录组学研究，发现胡卢巴植物中只有环阿屯醇合酶基因(CAS)的表达，却并未检测到羊毛甾醇合酶基因的存在，说明薯蓣皂素很可能是途经环阿屯醇。为了验证以上猜测，本实验分离克隆了胡卢巴植物中的环阿屯醇合酶基因，利用酵母表达系统对克隆得到的环阿屯醇合酶的催化功能进行了确认。为进一步检测CAS基因表达在薯蓣皂素生物合成中的作用，本实验在胡卢巴体内对CAS基因进行了过表达和RNA干扰。在确认了转基因成功后，研究了环阿屯醇合酶基因的表达与薯蓣皂素生物合成之间的相关性。本研究的主要结果如下: (1)通过搜索本课题组之前建立的胡卢巴转录组文库，筛选得到了一条有完整开放阅读框的胡卢巴CAS基因，并从胡卢巴植物中分离克隆了该基因。 (2)利用酵母表达系统，将目的基因转入酿酒酵母WAT11中进行了表达，检测酵母产物发现转目的基因酵母的胞内产生了环阿屯醇，而转空载酵母没有，表明克隆基因催化利用了酵母体内的2，3-氧化鲨烯生成了环阿屯醇，为环阿屯醇合酶基因。 (3)利用胡卢巴发根遗传转化系统，成功获得了过表达胡卢巴CAS的阳性发根。实时荧光定量PCR结果显示，过表达CAS的阳性发根中环阿屯醇合酶基因的表达量增加了大约4倍。液相分析结果显示，与对照转空载的阳性发根的产物相比，过表达CAS的阳性发根的产物中β-谷甾醇和薯蓣皂素仅有少量的增加，表明CAS不是薯蓣皂素生物合成步骤中的限速酶。