全 文 ：花香是一系列低分子量、 挥发性物质组成的
复杂混合物， 由花朵释放来吸引和引导授粉的昆
虫 [1]， 是园艺观赏植物品质评价的一个重要指标，
花香的合成是多种酶基因共同作用的结果。 一般来
说， 花香物质可分为萜类、 苯基/苯丙烷基类和脂
肪酸衍生物 3 大类[2]。 萜类在所有生物体内都有发
现， 然而在植物中尤其丰富多样 [3-4]。 在多花水仙
挥发性成分中， 萜类物质所占的比例最多 [5]。 随着
生物技术研究的不断深入， 利用基因工程手段改良
植物香气物质的组成和含量已成为可能。
大部分的萜类化合物是由前体异戊烯基焦磷酸
（isopentenyl diphosphate, IPP）碳骨架的五碳结构单
元通过单萜或倍半萜合成酶的作用合成 [6]。 IPP 合
成的途径有 2 条， 分别是位于细胞质中的甲羟戊酸
热带作物学报 2015， 36（10）： 1825-1830
Chinese Journal of Tropical Crops
收稿日期 2014-07-03 修回日期 2015-3-13
基金项目 国家自然科学基金（No. 31372107）。
作者简介 吴 用（1990年—）， 男， 在读硕士； 研究方向： 细胞生物学。 *通讯作者（Corresponding author）： 陈晓静（CHENXiaojing）， E-mail：
xjchen804@sina.com。
多花水仙 HDS基因 cDNA全长克隆与序列分析
吴 用 1， 何炎森 1, 3， 李 科 1, 2， 申艳红 1, 2， 李 欢 1, 2， 陈晓静 1,2*
1 福建农林大学园艺学院， 福建福州 350002
2 福建农林大学园艺植物遗传育种研究所， 福建福州 350002
3 福建省农业科学院闽台园艺研究中心， 福建漳州 363005
摘 要 以 ‘黄花水仙 2 号’ 和 ‘金盏银台’ 为材料， 水仙各自花瓣的 cDNA 为模板， 采用 RT-PCR 和 RACE
技术克隆出 2 个 HDS 基因， 分别命名为 NtHDSY 和 NtHDSJ， 测序结果表明， NtHDSY 和 NtHDSJ 基因全长分别
为 2 592 bp 和 2 599 bp， 2 个基因均含有 1 个 2 178 bp 的开放阅读框（ORF）， 编码 745 个氨基酸。 同源性分析表
明， 黄花水仙 2 号与金盏银台、 铁皮石斛、 长春花、 大豆、 葡萄和苹果的相似系数分别为： 97.77％、 79.29％、
75.29％、 75.51％、 75.02％和 74.40％。 Real-time PCR 分析表明： NtHDS 基因在花瓣和副冠内的表达量在开花
过程的花蕾期与盛花期存在明显差异， 推测该基因可能与多花水仙香气物质的合成有关。
关键词 多花水仙； HDS 基因； MEP 途径； 基因克隆； 序列分析
中图分类号 S682.21 文献标识码 A
Cloning and Expression Analysis of HDS
Gene from Narcissus tazetta var
WU Yong1， HE Yansen1，3， LI Ke1，2， SHEN Yanhong1，2，
LI Huan1，2， CHEN Xiaojing1，2*
1 College of Horticulture， Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002， China
2 Institute of Genetics and Breeding in Horticuhural Plants， FAFU, Fuzhou, Fujian 350002， China
3 Mintai Horticulture Research Center, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Zhangzhou， Fujian 363005, China
Abstract HDS is one of the important enzymes in the pathway of plant MEP. In this study, Huanghua Ⅱ and
Jinzhanyintai were used as the experimental materials.The specific primers were designed according to the cloned
HDS gene fragment and EST sequences. Two genes, named NtHDSY and NtHDSJ, were isolated from N. tazetta
var by RACE and RT-PCR, and the fragments was about 2 592 and 2 599 bp, respectively. The open reading
frame was 2 178 bp, encoding a polypeptide of 745 amino acids. Sequence analysis showed that the amino acid
sequence of Huanghua Ⅱ shared 97.77% , 79.29% , 75.29% , 75.51% , 75.02% and 74.40% homologous with
Jinzhanyintai, Dendrobium officinale, Catharanthus roseus, Glycine max, Vitis vinifera and Malus domestica,
respectively. The real time RT-PCR showed that the transcription expression of HDS gene changed accordingly
during flower blooming and flower organs, indicating that the possible role of HDS gene in the synthesis of aroma
substances.
Key words Narcissus tazetta var; HDS gen; MEP pathway; Gene cloning; Sequence analysis
doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2015.10.017
第 36 卷热 带 作 物 学 报
引物 序列（5′-3′）
HDSY5′-1 ATACATTTCGGCAACAAGTAAGCG
HDSY5′-2 ACTGGGTTACTTGCTTTCATTGAG
HDSY3′-1 TTGACGCCTTTATCGGAACAG
HDSY3′-2 GGTTTAGTCATTGCTGCTGGAAG
HDSY-U GGCTCAAAATCAATCCCTCT
HDSY-A GGATCACCCTATTTCAACAAGC
HDSY-L ATGGTTCTGTTCTTATGTCTGTGTC
HDSY-R ACTGTTGCTAAATCCTTGAATGGC
Actin-L TGCCCAGAAGTGCTATTCCAG
Actin-R GTTGACCCACCACTAAGAACAATG
表 1 引物序列列表
Table 1 List of primers
图 1 类异戊二烯生物合成的 MEP 途径
Fig. 1 The methylerythritol phosphate pathway of
isoprenoid biosynthesis
（mevalonic acid, MVA）途径和位于质体中的甲基-
D -赤藓糖醇 -4 -磷酸 （methyl -D -eryth -ritol -4 -
phosphate, MEP）途径[7-8]。 其中 MEP 途径是一条高
等植物合成萜类次生代谢产物的重要代谢途径（图
1）[9]， 该途径是以 3-磷酸甘油醛与丙酮酸为前体物
质， 通过 7 步不同的酶促反应生成萜类化合物的 5
碳 单 元 前 体 IPP 和 二 甲 基 烯 丙 基 焦 磷 酸
( dimethylallyl pyrophosphate， DMAPP） 。 HDS 是
MEP 途径中第 6 步催化反应的酶， 属于 GCPE 蛋
白家族, 定位在质体中， 可催化 2-C-甲基赤藓醇-
2,4 -环 焦 磷 酸 （2 -C -methy1 -D -erythrito1 2,4 -
cyclodiphosphate， ME-cPP）生成羟基甲基丁烯基-
4-磷酸 （1-hydroxy-2-methy1-2-（E）-butenyl 4-
diphosphate， HMBPP）， HMBPP 继续在羟基甲基丁
烯基-4-磷酸还原酶（1-hydroxy-2-methyl-2-（E）-
butenyl 4-diphosphate reductase， HDR）的催化下
生成 IPP 和 DMAPP， IPP 和 DMAPP 后经异戊烯基
转移酶类的延伸反应以及萜类合酶的修饰作用， 合
成种类繁多且功能各异的萜类化合物 [10-11]。 因此，
HDS 既是萜类物质前体 IPP 合成的关键酶， 也是
单萜和双萜类芳香物质、 类胡萝卜素、 VE 和叶绿
素等重要物质合成的关键调控位点[12]。 目前， 高等
植物中对 HDS 基因开展的研究不多， 仅从可可、
番茄、 铁皮石斛、 长春花、 甜菊、 杜仲 、 苹果、
黄花蒿等 10 多种植物中克隆出 HDS 基因 cDNA
全长序列， 对基因功能的研究仅局限于少数模式
植物 [13-14]。 为此， 本研究以多花水仙为材料， 根据
本课题组构建的多花水仙花瓣抑制消减杂交 cDNA
文库获得的 EST序列设计特异引物， 利用 RT-PCR
和 RACE 技术克隆出水仙 HDS 基因全长， 并对其
进行生物信息学分析 ， 为后续利用多花水仙的
HDS 基因改良其它植物花香的转基因研究以及深
入分析多花水仙 MEP 代谢途径的分子机制提供一
定的参考。
1 材料与方法
1.1 材料
实验材料为多花水仙的 2个品种， 分别是取自
漳州水仙生产基地的 ‘金盏银台’ 和种植于福建农
林大学园艺植物遗传育种研究所的 ‘黄花水仙 2
号’。 ‘金盏银台’ 副冠橙黄色， 花瓣白色； ‘黄
花水仙 2号’ 副冠和花瓣均为黄色， 而副冠颜色较
浅。 分别取花蕾期和盛花期 2个时期的水仙花朵的
副冠和花瓣， 液氮速冻后置于-80 ℃下储藏备用。
1.2 方法
1.2.1 总 RNA 的提取与反转录 使用多糖多酚植
物总 RNA 快速提取试剂盒（购自北京白泰克生物有
限公司）， 按照说明书要求分别提取 ‘金盏银台’
和‘黄花水仙2号’副冠和花瓣总RNA。 3′-RACE 模
板按照 Revert AidTM First Strand cDNA Synthesis
Kit 试剂盒说明书（购自 Fermenta）进行逆转录。 5′-
RACE 模板按照 Super SMARTerTM RACE cDNA
Amplification Kit 试剂盒说明书（购自Contech公司）
进行逆转录。 按照 SYBRPrime Script RT-PCR Kit
（Perfect RealTime）试剂盒说明书（购自TaKaRa）逆
转录的 cDNA 用于 qRT-PCR。
1.2.2 ‘黄花水仙 2 号’ HDS 全长 cDNA 的克隆
根据差减文库获得的基因片段设计 RACE 引
物（表 1）， 引物合成与测序分别委托北京六合华大
基因科技股份有限公司和上海博尚生物科技股份有
限公司。
以 ‘黄花水仙 2号’ 的 cDNA 为模板， 分别进
行 5′-RACE 和 3′-RACE 的扩增。 PCR 扩增反应条
1826- -
第 10 期
M： DL 2 000； 1: 3′RACE 第二轮扩增结果； 2： 5′RACE 第
二轮扩增结果； 3 和 4： ORF 扩增结果（‘黄花水仙 2 号’、‘金盏银
台’）。
M： DL 2 000 marker； 1: Product of 3′RACE； 2: Product of 5′
RACE； 3,4： Product of ORF(‘Huanghua Narcissus Ⅱ ’，‘Jinzhanyin-
tai’） .
图 2 多花水仙 HDS 基因的克隆
Fig. 2 Electrophoresis of PCR product of HDS gene
2 000
1 000
750
500
250
100
M 1 M 2 M 3 4
件： 9℃预变性 5min； 94℃变性 30 s， 50～58℃退火
30 s， 72℃延伸2 min， 35 循环； 72 ℃延伸10 min。
5′端序列的克隆 ： 以 HDS5′-1 和 UPM 为引物进
行第一轮扩增， 将第一轮反应产物稀释 10 倍作
为模板， 以 HDS5′-2 和 UPM 作为引物扩增第二
轮。 3′端序列的克隆： 以 HDS3′-1 和 AUAP 为引
物进行第一轮扩增， 将第一轮产物扩增 10 倍做
为模板 ， 以 HDS3′-2 和 AUAP 为模板进行第二
轮扩增。
1.2.3 ‘黄花水仙 2 号’ 与 ‘金盏银台’ ORF 的
克隆 通过 DNAMAN 软件对已知的 HDS 片段序
列和克隆得到的 3′和 5′端序列进行拼接 ， 并在
DNAMAN 软件对其 ORF 进行预测。 再根据 ORF
两端序列设计特异性上下游引物 HDS-U和 HDS-A，
对 ‘黄花水仙 2号’ 和 ‘金盏银台’ 的编码区序列
进行扩增， 退火温度为 55 ℃。 通过凝胶电泳回收
目的片 段 ， 与 PGEM 载 体 连 接 并 转 化 DH5α
（Escherichia coli.）， 经菌液鉴定后送往博尚生物科
技股份有限公司进行测序。
1.2.4 序列分析 氨基酸多重序列比对和 CDD 功
能区域分析使用 NCBI 中的 BLASTX （http://blast.
ncbi.nlm. nih.gov/Blast.cgi） ； 氨基酸理化分析使用
ExPASy-ProtParam tool（http://web.expasy.org/protparam）；
构建系统进化树使用 MEGA5.05 中的邻 近 相 法
neighbor-joining tree； 氨基酸序列信号肽预测使用
SignalP 4.1 Server（http://www.cbs.dtu.dk/services/SignalP) ；
氨基酸序列跨膜预测使用 TMHMM Server v.2.0
（ http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/） ； 亚细胞
定位使用 softberry （http://linux1.softberry.com/berry.
phtml）。
1.2.5 ‘黄花水仙 2号’ 和 ‘金盏银台’ qRT-PCR
分析 以 Actin 作为内参基因， 2 种水仙的 cDNA
模板均稀释 5 倍， HDSY-L 和 HDSY-R 为上下游
引物来检测 HDSY 基因在 2 种水仙中不同时期的
转录水平。 使用 25 μL qRT-PCR 反应体系： SYBR
Premix Ex TaqTM（2×）12.5 μL， PCR Forward Primer
（10 μmol/L）0.5 μL， PCR Reverse Primer（10 μmol/L）
0.5 μL， cDNA 2.0 μL， ddH2O 9.5 μL， 每个样品
设置 3次重复。 qRT-PCR程序为： Stage1： 预变性，
94℃， 3min； Stage2： PCR反应， 94℃变性 15s； 56℃
退火 35s， 40循环。 Stage3： Dissociation。 反应结束
后， 分析 Bio-Rad CFX96 中的熔解曲线和扩增曲
线， 导出数据。 从不同时期的相关基因扩增曲线中
得到 Ct 值， 通过 action 的校正最终得到目的基因
的相对表达量。
1.3 数据处理
采用 2-△△ct（Livak）法， 用 Excel 软件处理和分
析数据。
2 结果与分析
2.1 多花水仙 HDS基因 cDNA全长克隆
以提取的 ‘黄花水仙 2 号’ 总 RNA 反转录获
得的 cDNA 为模板进行 PCR 扩增， 经电泳后发现，
5′RACE 和 3′RACE 均获得约 800 bp的片段（图 2）。
经过测序并将结果同其原始已知 HDS 序列进行拼
接 ， 得到长度为 2 483 bp 的基因片段 ， 通过
BLAST 程序检索， 发现该序列与葡萄（登录号： XP
002285130.1）、 长春花（登录号： AAO24774.1）和铁
皮石斛（登录号： AHN91473.1）的 HDS 基因 mRNA
序 列 的 同 源 性 分 别 达 到 68.64％ 、 66.48％ 和
71.16％， 可初步确定该基因片段为 ‘黄花水仙 2
号’ 的 HDS基因片段。
2.2 ‘黄花水仙 2 号’ 和 ‘金盏银台’ HDS 基因
ORF的克隆与分析
根据上述拼接的 ‘黄花水仙 2 号’ cDNA 全
长， 分别设计用于基因 3′RACE 和 5′RACE 序列扩
增的特异引物（HDS-U, HDS-A）， 对 ‘黄花水仙 2
号’ 和 ‘金盏银台’ 水仙 HDS 基因全长 cDNA 进
行 PCR 扩增， 分别扩增出 2 592 bp 和 2 599 bp 大
吴 用等： 多花水仙 HDS基因 cDNA 全长克隆与序列分析 1827- -
第 36 卷热 带 作 物 学 报
图 3 ‘黄花水仙 2 号’、 ‘金盏银台’ HDS 基因氨基酸序列比对
Fig. 3 Amino acid sequence alignment of HDS gene
蛋白名称 蛋白分子量/ku 等电点 分子式 GRAVY 值 不稳定指数
HDSY 182.907 7 4.95 C6771H11306N2238O2868S404 0.661 28.28（稳定蛋白）
HDSJ 182.895 7 4.95 C6769H11302N2238O2867S405 0.662 28.24（稳定蛋白）
表 2 HDS 蛋白的理化性质
Table 2 Physicochemical property of HDS
小的条带。 测序结果表明， ‘黄花水仙 2 号’ ORF
为 2 238 bp， 编码 745 个氨基酸； 金盏银台 ORF
为 2 238 bp， 编码 745 个氨基酸 。 ‘黄花水仙 2
号 ’ 和 ‘金盏银台 ’ 的 HDS 基因分别命名为
NtHDS40Y（登录号： KM593243）和NtHDS40J（登录
号： KM593244）。
2.3 多花水仙 HDS基因的生物信息学分析
利用 ExPASy-ProtParam 推测 2 种水仙 HDS 蛋
白 ， 蛋白分子量 、 等电点 、 分子式 、 GRAVY
（Grand average of hydropathicity）值、 不稳定指数
（表 2）等基本理化性质， 2 种水仙的 HDS 蛋白均属
于稳定蛋白。 经 TMHMM2.0 预测， 2 种类型水仙
的 HDS 蛋白跨膜螺旋数均为 0， 不形成跨膜区域，
均不是跨膜蛋白。 经 SignalP4.1 预测， 2 种类型水
仙的 HDS 蛋白均无信号肽， 故为非分泌蛋白。 经
Softberry 在线工具分析， 亚细胞均定位于膜结合叶
绿体中。 经 NCBI-CDS 在线分析， 推测此蛋白属
于 GcpE Superfamily 的成员。
根据开放阅读框推导的氨基酸进行同源序列比
对分析（图3）， ‘黄花水仙2号’ 与铁皮石斛（Dendrobium
officinale）、 长春花（Catharanthusroseus）、 大豆（Glycine
max）、 葡萄（Vitis vinifera）、 苹果（Malus domestica）
的相似性分别为 ： 85.66％ 、 84.97％ 、 84.70％ 、
84.03％和82.01％。 说明这个基因的保守性较高 ，
‘黄花水仙 2号’与‘金盏银台’也存在一定的氨基酸
差异， 相似性为97.32％。
为了研究 HDS 的进化关系， 用 MEGA5.05 软
件构建了 HDS 的系统进化树（图 4）， 分析表明，
‘黄花水仙 2号’ 与 ‘金盏银台’ 处于同一分支上，
与 ‘黄花水仙 2号’ 进化距离比较远的是双子叶植
物甜橙、 可可、 苹果、 梅和葡萄， 与单子叶植物铁
皮石斛进化最为相近， 马铃薯和番茄同属于茄科，
因此它们处在进化树同一分支上。 总体上来看， 进
化树基本上与植物分类学相一致。
119
123
123
119
120
119
244
248
248
244
245
244
369
373
373
369
370
373
369
494
496
498
494
495
498
493
618
623
623
618
619
623
617
739
744
744
739
740
744
738
VITTS -VINIFERA
DENDROB IUM-OFFICNALE
JINZHARANTHUS-ROSEUS
GLYCINE-MAX
HUANGHUA-NARCISSUSⅡ
MALUS-DOMSTICA
VITTS -VINIFERA
DENDROB IUM-OFFICNALE
JINZHARANTHUS-ROSEUS
GLYCINE-MAX
HUANGHUA-NARCISSUSⅡ
MALUS-DOMSTICA
VITTS -VINIFERA
DENDROB IUM-OFFICNALE
JINZHARANTHUS-ROSEUS
GLYCINE-MAX
HUANGHUA-NARCISSUSⅡ
MALUS-DOMSTICA
VITTS -VINIFERA
DENDROB IUM-OFFICNALE
JINZHARANTHUS-ROSEUS
GLYCINE-MAX
HUANGHUA-NARCISSUSⅡ
MALUS-DOMSTICA
VITTS -VINIFERA
DENDROB IUM-OFFICNALE
JINZHARANTHUS-ROSEUS
GLYCINE-MAX
HUANGHUA-NARCISSUSⅡ
MALUS-DOMSTICA
VITTS -VINIFERA
DENDROB IUM-OFFICNALE
JINZHARANTHUS-ROSEUS
GLYCINE-MAX
HUANGHUA-NARCISSUSⅡ
MALUS-DOMSTICA
1828- -
第 10 期
Citrus sinensis
Malus domestica
Prunus mume
Vitis vinifera
Glycine max
Stevia rebaudiana
Catharanthus roseus
Solanum lycopersicum
Solanum tuberosum
Dendrobium officinale
HuanghuaⅡ
Jinzhanyintai
Theobroma cacao
图 4 HDS 基因系统进化树
Fig. 4 Phylogenetic tree of HDS
67
68
54
49
100
92
51
100
100
100
0.02
20
18
16
14
12
8
6
4
2
0
Y1P Y3P Y1C J3C
Y： ‘黄花水仙 2 号’； J： ‘金盏银台’； P： 花瓣； C： 副冠； 1： 花蕾期； 3： 盛花期。
Y： ‘HuanghuaⅡ’； J， ‘Jinzhanyintai’； P， petal； C： corona； 1， alabastrum stage； 3， fullbloom stage.
图 5 NtHDS 的相对表达水平
Fig. 5 The relative expression levels of NtHDS
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0
J1P J3P J1C J3C
‘金盏银台’ HDS 基因花期表达水平‘黄花水仙 2 号’ HDS 基因花期表达水平
2.4 多花水仙 HDS基因在不同发育期的表达分析
根据实时荧光定量 PCR 扩增获得的扩增曲线
和相关数据， 制得 ‘黄花水仙 2 号’ 和 ‘金盏银
台’ 花瓣与副冠在不同时期 HDS 基因的表达水平
统计图（图 5）。 分析表明， NtHDSY 和 NtHDSJ 的
表达水平在花瓣（P）和副冠（C）上的变化趋势类似，
在花蕾期向盛花期转变过程中， 花瓣和副冠中的
HDS 表达水平均呈上升趋势。 可能是由于 NtHDS
是花香的主要成分萜类物质合成途径中的重要酶类
基因， 表达水平的高低可能与花香物质的合成量多
少有关。 在花蕾期， 花瓣没有绽放， 无明显香味，
NtHDS 表达量相对偏低； 而在盛花期， 花瓣绽放，
花香浓郁， NtHDS 的表达量也较高。
3 讨论与结论
HDS 是植物萜类物质合成 MEP 途径中催化第
六步反应所需的酶， 该途径产生的萜类吲哚生物碱
（TIAs）是类异戊二烯生物合成的前体物质 , 因此
HDS 被认为是类异戊二烯生物合成途径中代谢纽
带的一个理想的目标基因[15]。 本研究分离并且描述
了 2 种多花水仙中的 HDS 基因。 依据生物信息学
的方法， 对多花水仙 HDS 基因进行多角度的分析
结果表明： HDS 基因编码的蛋白质无跨膜结构。
从不同植物 HDS 基因编码氨基酸序列进行同源性
比对的结果可知， 不同植物 HDS 基因序列存在一
定的差异性， 包括同属水仙属的 ‘黄花水仙 2 号’
和 ‘金盏银台’ 之间， 也存在 2.68％的差异性， 但
从总体上来看， 不同植物间 HDS 基因序列的保守
性较高； 基于不同植物 HDS 基因编码氨基酸序列
的进化树上分析可知， 不同植物 HDS 蛋白的功能
在进化上是较为保守的， 2 个品种水仙在进化上处
于同一分支上， 而与 2种水仙在进化上更为相近的
吴 用等： 多花水仙 HDS基因 cDNA全长克隆与序列分析 1829- -
第 36 卷热 带 作 物 学 报
是单子叶植物而不是双子叶植物， 同属茄科的番茄
和马铃薯在进化树上也处于同一分支， 这些均与植
物分类学一致。
多花水仙开花过程中香味的变化较为明显。 在
花蕾期， 香气物质合成水平较低， 花瓣包裹较为严
密， 无明显香味， 此时不需要昆虫授粉； 而在盛花
期， 香气物质合成水平相对较高， 花瓣展开， 柱头
分泌粘液， 花药散出花粉， 花香浓郁， 大量香气物
质的释放会吸引授粉的昆虫， 这一时期正是授粉的
最佳时期。 本研究结果显示， HDS 的转录水平在
开花过程中花蕾期和盛花期呈明显的时序性。 盛花
期 HDS 基因无论是在花瓣还是副冠中， 它的表达
量都明显高于花蕾期， 这与花香物质的合成是一致
的。 由于盛花期， 植物需要合成更多的香气物质去
吸引昆虫前来授粉， 异花授粉产生的植物多样性有
利于生物对环境的适应， 从而来保证后代遗传的多
样性和稳定性， 盛花期花香物质的大量合成是多花
水仙与授粉昆虫协同进化的结果。
目前， 高等植物中对 HDS 基因开展的研究不
多， 对于基因功能的研究局限于少数模式植物[16-18]，
尚未涉及有关多花水仙 HDS 基因的报道。 水仙是
中国十大名花之一， 也是福建省的省花， 具有非常
高的观赏价值， 因此克隆出多花水仙萜类代谢途径
中的 HDS 基因具有很好的应用前景。 一方面扩充
了多花水仙的基因库， 可以给植物花香相关的转基
因研究直接提供目的基因， 另一方面能够对多花水
仙 MEP 途径分子机制的深入研究奠定基础。 茉莉
酸甲酯 （MeJA）和紫外 （UV）可使得 MEP 途径中
HDS上游的一个酶基因 MECs的表达上调， 被称为
诱导子 ， 然而包含茉莉酸甲酯 （MeJA）， 紫外
（UV）, 脱落酸（ABA）和丙烯腈（ASA）在内的诱导
子对于 HDS 基因的表达均无直接响。 因此， 需进
一步研究能够使 HDS 表达上调的诱导子， 再利用
基因工程的手段， 以期增加 TIAs 的产量， 有效地
改良植物花香， 更好的诱导昆虫前来授粉， 从而保
证了植物群体遗传的多样性和稳定性， 提高园艺植
物观赏价值， 同时对植物花香精油产业的发展有一
定推动作用。
参考文献
[1] 张 强 ， 田彦彦 ， 孟月娥 ， 等 . 植物花香基因工程研究进
展 [J]. 基因组学与应用生物学， 2009， 28（1）： 159-166.
[2] Campbell T L，Brown E D. Characterization of he depletion of
2 -C-Methyl -D-Erythritol -2，4 -Cyclodiphosphate synthase in
Escherichia coli and Bacillus subtilis[J]. Bacteriol， 2002， 184：
5 609-5 618.
[3] Chappell J . Biochemistry and molecular biology of the
isoprenoid biosynthetic pathway in plants [J]. Ann Rev Plant
Physiol Plant Mol Biol， 1995， 46： 521-547.
[4] McGravey D J， Croteau T. Terpene metabolism[J]. Plant cell，
1995， 7： 1 015-1 026.
[5] Kuzuyama T， Seto H. Diversity of the biosynthesis of the
isoprene units[J]. Nat Prod Rep， 2003， 20： 171-183.
[6] Rodriguez -ConcepcioN M ， Querol J ， Lois L M ， et al .
Bioinformatic and molecular analysis of hydroxymethylbuteny1
diphosphate synthase （GCPE） gene expression during carotenoid
accumulation in ripening tomato fruit [J]. Planta， 2003， 217：
476-482.
[7] Liao Z， Chen M， Gong Y， et al. A new geranylgerany1
diphosphate synthase gene from Ginkgo biloba, which
intermediates the biosynthesis of the key precursor for
ginkgolides[J]. DNA Seq， 2004， 15： 153-158.
[8] Chappell J . Biochemistry and molecular biology of the
isoprenoid biosynthetic pathway in plants [J]. Ann Rev Plant
Physiol Plant Mol Biol， 1995， 46： 521-547.
[9] Yue Zheng， Min Chen， Chunxian Yang， et al. Cloning and
characterization of MECS and HDS genes from Rauvolfia
verticillata[J]. Plant Omics， 2011， 4（2）： 82-92.
[10] Dudareva N， Andersson S， orlova I， et al. The nonmenalonate
pathway supports monoterpene and Sequiterpene formation in
snapdragon flowers [J]. Pore Nat1 Acad Sci USA， 2005， 102
（3）： 933-938.
[11] 姜 丹， 荣齐仙， 袁庆军， 等. 白花丹参HDS基因的全长克隆
与原核表达分析[J]. 药学学报， 2014， 11： 27.
[12] Pichersky D N. Biochemistry and molecular aspects of floral
scent[J]. Plant Physiol， 2000， 122： 627-634.
[13] Gil M J， Coego A， Mauch-Mani B， et al. The Arabidopsis
csb3 mutant reveals a regulatory link between salicylic acid-
mediated disease resistance and the methyl -erythritol 4 -
phosphate pathway[J]. Plant， 2005， 44： 155-166.
[14] Kim S M， Kim S U. Characterization of 1-hydroxy-2-methyl-
2-（E）-butenyl-4-diphosphate synthase（HDS）gene from Ginkgo
biloba[J]. Mol Biol Rep， 2010， 37： 973-979.
[15] Altincicek B， Duin E C， Reichenberg A et al. LytB protein
catalyzes the terminal step of the 2-Cmethyl-D-erythritol-4-
phosphate pathway of isoprenoid biosynthesis [J]. FEBS Lett，
2002， 532： 437-440.
[16] Manuel R C， Jordi Q， Luisa M L， et al. Bioinformatic and
molecular analysis of hydroxymethylbutenyl diphosphate
synthase (GCPE) gene expression during carotenoid accumulation
in ripening tomato fruit[J]. Planta， 2003， 217：476.
[17] Sang Min K. Soo Un K. Characterization of 1 -hydroxy -2 -
methyl-2-(E)-butenyl-4-diphosphate synthase (HDS) gene from
Ginkgo biloba[J]. Mol Biol Rep， 2010， 37： 973-979．
[18] Jordi Q， Narciso C， Santiago I， et al． Functional analysis of
the Arabidopsis thaliana GCPE protein involved in plastid
isoprenoid biosynthesis[J]. FEBS Lett， 2002， 514: 343-346．
责任编辑： 古小玲
1830- -