红景天是景天科红景天属植物,其公认的有效成分为红景天苷,现代药理学研究表明,红景天苷具有提高免疫力、抗肿瘤、降血糖、耐缺氧、抗微波辐射、抗病毒、抗疲劳等功能,具有很高的经济价值和广阔的开发前景,现在红景天作为保健药物资源和食品资源已得到了国家的承认。但是,野生红景天植物资源日渐濒危,人工大面积栽培由于根腐病等原因还不成功,同时因为红景天中红景天苷含量极低,所以不但导致红景天苷售价极高(每克纯度为98%的产品价格为5000元左右),而且还满足不了市场的需求。因此,利用现代生物技术如基因工程、酶工程、发酵工程技术大量制备红景天苷是一个有效降低其成本的办法。在红景天中合成红景天苷的最后一步反应是酪醇糖基化反应,催化这个反应的关键酶是UDP-葡萄糖基转移酶。所以提高这个关键酶表达量很有可能提高红景天苷的含量。本研究中应用CODEHOP简并引物设计方法结合RACE方法,同时在茉莉酮酸甲酯对植物材料进行诱导的情况下,在红景天中克隆得到了2个糖基转移酶基因,命名为UGTC2和UGTR,加上本实验室已经克隆的UGTC1三个基因分别通过大肠杆菌异源表达、鉴定,结果表明:三个酶对酪醇都具有催化活性,其中UGTR对酪醇的催化能力最强。然后构建了植物高效表达载体pCAUGTC1、pCAUGTC2和pCAUGTR并利用发根农杆菌ATCC15834介导分别建立了高山红景天转基因毛状根系统,结果表明,体内试验与体外试验的结论是一致的。经HPLC测定,利用UGTR转化得到的发根中红景天苷含量最高。综上,通过对红景天苷生物合成关键基因的分离、鉴定和比较研究,进一步建立了红景天的转基因发根系统,为利用生物反应器大规模工业化生产红景天苷奠定了基础。