广藿香(Pogostemon cahlin(Blanco)Benth.)是唇形科刺蕊草属植物,为多年生草本,是我国的传统中药。广藿香挥发油是广藿香的主要有效成分,而百秋李醇是广藿香挥发油中应用广泛的活性成分之一,百秋李醇是《中华人民共和国药典》用来评价广藿香药材和广藿香挥发油质量的指标成分,因百秋李醇具有抑菌、消炎、抗流感等生物活性,所以它被广泛的用于医药和日化产品,随着百秋李醇的的需求量日益加大,人们开始研究如何提高百秋李醇的产量,使用化学法生产百秋李醇得率低、成本高,不适合大量生产,所以百秋李醇主要还是从广藿香中获得,所以提高广藿香中的百秋李醇含量是提高百秋李醇产量的一个有效途径。异戊烯基焦磷酸异构酶(IPI)是倍半萜合成途径中的一个关键酶,它能够实现IPP和DMAPP之间的转化,为倍半萜的生物合成提供原料,所以改变广藿香中IPI基因的表达量将可能使得广藿香中的百秋李醇含量发生改变。本试验成功克隆了IPI基因,并用病毒介导的基因沉默(VIGS)方法对其功能进行了研究,得到的主要结果如下:(1)本研究基于广藿香转录组数据,以广藿香的叶片为材料,通过RACE技术,成功地从广藿香中克隆到IPI基因,命名为PcIPI。对PcIPI进行生物信息学分析,结果表明,该基因包括879 bp的完整开放阅读框,编码292个氨基酸,蛋白质分子质量为32870.60,理论等电点5.55,平均亲水性系数-0.219,为亲水性蛋白;PcIPI的二级结构包含α-螺旋(52.74%)、无规则卷曲(36.64%)、延展链(8.22%)和β-转角(2.40%);同源序列比对结果表明,广藿香IPI基因同冬凌草IPI基因、丹参IPI基因有较高的同源性;系统进化分析表明广藿香与丹参和冬凌草亲缘关系较近。(2)构建了 pTRV2-PcIPI沉默载体,用农杆菌GV3101侵染广藿香叶片,10天后采集侵染叶片和对照组叶片,采用qRT-PCR检测IPI基因的表达量,结果表明,和对照组相比,三株广藿香试验组叶片IPI基因表达量分别下降了 34.58%、40.34%和48.49%,平均下降了 41.13%,IPI基因的表达明显下调。(3)将实验组叶片和对照组叶片分别用超声波辅助提取法提取精油,然后用GC-MS分析精油成分,结果表明,试验组精油中百秋李醇相对含量与对照组相比平均下降了 11.69%,最大下降值达到了 12.79%。综上,可以得出以下结论:本研究构建的pTRV2-IPI病毒载体能够有效地对PcIPI基因进行沉默;PcIPI基因表达量的下降后,广藿香中百秋李醇的含量也有明显下降。所以PcIPI基因能够调控广藿香中百秋李醇的生物合成。