农业生物技术学报

作者：李文康, 陈汉娜, 魏丕峰, 郝春香, 崔玉磊, 辛化伟

单位：1 临沂大学 医学院,临沂 276000; 2 临沂大学 化学化工学院,临沂 276000

关键词：大肠杆菌,西柏三烯醇,异戊烯醇利用途径,关键酶,西柏烯,

基金：山东省自然科学基金面上项目(ZR2024MH248)

西柏三烯醇(cembratriene-ol)是一种可生物降解绿色农药成分,在可持续农业中具有重要应用价值,但其化学合成低效且植物提取困难,生物合成机制及关键中间代谢物尚不明确。本研究采用多基因整合表达策略,将菠萝泛菌(Pantoea ananatis)的香叶基香叶基焦磷酸合成酶(geranylgeranyl diphosphate synthase, crtE)和烟草(Nicotiana tabacum)的西柏三烯醇合成酶(cembratriene-ol synthase, cbts)在大肠杆菌(Escherichia coli)中进行异源表达,同时整合异戊烯醇利用途径(isopentenol utilization pathway, IUP),引入酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)的胆碱激酶基因(choline kinase, chk)、拟南芥(Arabidopsis thaliana)的异戊烯基磷酸激酶基因(isopentenyl phosphate kinase, ipk)及大肠杆菌的异戊烯焦磷酸异构酶基因(isopentenyl diphosphate isomerase, idi)以强化异戊烯焦磷酸酯(isopentenyl pyrophosphate, IPP)和二甲基丙烯焦磷酸酯(dimethylallyl pyrophosphate, DMAPP)的供给。SDS-PAGE分析表明,5个目标基因在大肠杆菌中均获得表达,目的蛋白条带分子量大小与预期一致。气相色谱质谱联用(GC-MS)分析显示,成功构建了从异戊烯醇到西柏三烯醇的大肠杆菌异源合成途径,目标产物产量达19.7 mg/L,并首次鉴定出香叶基香叶基焦磷酸(geranylgeranyl pyrophosphate, GGPP)合成西柏三烯醇的潜在中间体为西柏烯。本研究为解析西柏三烯醇生物合成机制、优化其微生物合成途径以推动绿色农药产业化应用提供了关键依据,也为农业特色次生代谢物的异源生物合成研究提供了基础资料。

来源：2026年第4期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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