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长春碱(Vinblastine)和长春新碱(Vincristine)具有高效的抗肿瘤活性,是临床上抗癌药物的主要成分。长春花(Catharanthus roseus)是长春新碱和长春碱的唯一来源,但因其在长春花中的低积累量限制了以长春碱和长春新碱作为主要药物成分在市场上的供应。随着长春花中单萜吲哚生物碱代谢途径关键酶基因的发现与克隆,尽管通过过表达代谢途径关键酶基因能够促进其终产物的合成,但调节能力有限。目前代谢物的转运效率对植物次生代谢途径调控的重要性已得到广泛认可,因此,实现对植物次生代谢更精密的调控,突破代谢流瓶颈节点,进而促进次生代谢产物的积累仍亟待解决。本文首先从生物信息学出发,筛选得到长春花单萜吲哚生物碱代谢途径中与关键酶基因异胡豆苷合酶(Strictosidine Synthase,STR)和色氨酸脱羧酶(Tryptophan Decarboxylase,TDC)成簇的多药和有毒化合物排出转运蛋白(Multidrug And Toxic Compound Export Transporter,MATE)基因CrMATE1;然后,利用分子生物学手段成功克隆转运基因CrMATE1并构建VIGS载体pTRV2-CrMATE1,并通过根瘤农杆菌GV3101介导的瞬时转化技术沉默CrMATE1基因的表达。结果表明,叶片中文多灵和长春质碱的积累量分别下降了49%和47%。通过构建酵母表达载体pDR196-CrMATE1和pDRGAL-CrMATE1,将酵母菌接种在含有不同浓度色胺的SD(Synthetic Dropout Medium without Leucine,SD)和SG(Synthetic Galactose Minimal Medium without Leucine,SG)酵母缺陷型选择培养基上进行酵母转运实验,结果发现色胺可以抑制酵母生长,在150μg/mL浓度下,色胺对实验组酵母菌生长抑制强于对照组,表明CrMATE1对色胺具有一定的转运功能。通过构建融合表达载体pBI121GD-CrMATE1-GFP,在洋葱表皮细胞中进行农杆菌瞬时转化,利用倒置荧光显微镜观察,结果表明,CrMATE1定位于洋葱表皮细胞膜上。综上所述,我们成功克隆并鉴定了CrMATE1的功能。CrMATE1是长春花单萜吲哚生物碱合成途径中重要的膜定位转运蛋白,其对色胺具有一定的转运功能,并且能够影响长春花叶片文多灵和长春质碱的积累。我们推测转运蛋白CrMATE1对色胺的这一转运可能会通过调控色胺代谢通路的开启和关闭,最终为调控植物次生代谢产物积累提供新的策略。