辣椒因独特的辣味、高营养品质、丰富花色品种而风靡全球,其辣味主要成分是辣椒素类物质。辣椒素类物质广泛应用于食品、军工、医疗、植保等行业需求日益广泛,然而,像鬼椒、涮涮辣、海南黄灯笼椒等高辣椒素含量品种却因产地环境限制及辣味与果实大小一定的负相关关系,使难以通过引种、杂交育种等手段提高辣椒的辣椒素含量,因而辣椒素生物合成路径及调控研究成为基因工程方法提高辣椒素含量的研究热点。肉桂酰辅酶A还原酶(cinnamoyl-CoA reductase,CCR)是调控苯丙烷代谢木质素合成支路的关键酶,CCR可催化阿魏酰CoA、芥子酰CoA以及对-香豆酰CoA,而这些底物也是辣椒素合成中的前体物质,CCR活性对辣椒辣味可能具有重要影响。本研究利用PCR结合RACE技术从海南黄灯笼椒中克隆了两个CcCCRs基因,分析了 CcCCRs氨基酸序列及蛋白质结构、进化特性;利用异源表达系统得到CcCCR1重组蛋白,并进一步分析CcCCR1酶促反应动力学特性。同时,分析了黄灯笼椒、中甜F1、海椒218辣椒不同组织和生长阶段辣椒素、木质素、类黄酮素的含量关系,并利用qPCR分析了 CcCCR1和CcCCR2在三种辣椒不同组织、生长阶段的基因相对表达量,动态分析了 与辣味的关系。主要研究结果如下:(1)利用RACE结合RT-PCR法从海南黄灯笼椒茎尖成功克隆到两个全长CCRs,黄灯笼辣椒CcCCR1和CcCCR2的cDNA序列全长分别为1362bp、1423bp,各含有一个840bp、999bp的完整的并通过DNAMAN、DNAStar等软件与网站对序列进行生物信息学分析,结果表明:ORF,分别编码279、332个氨基酸;CcCCRs编码蛋白无跨膜结构域,无信号肽,不属于分泌蛋白,为亲水蛋白,亚细胞定位于细胞质。CcCCRs氨基酸序列与番茄、矮牵牛等的CCRs相似度达88.37%,都存在一个CCR基因的典型保守序列—KNWYCYGK及一个NADP结合域;CcCCRs与番茄、马铃薯、烟草等茄科植物亲缘关系较近。(2)利用异源表达系统成功得到CcCCR1的重组蛋白,纯度为92%,随后通过酶动力学分析,得到CcCCR1对底物阿魏酰CoA催化的双倒数曲线方程为y=36.443x+1.3157,Km为 27.6986μM,最大反应速度 Vmax 为 0.7601 mmolL-1min-1,Kcat 为 1.4822 min-1,催化效率 Kcat/Km为 0.053 5μMmin-1;芥子酰 CoA 的方程为 y=74.29x+2.1255,Km为 34.9518μM,Vmax为0.4705 mmolL-1min-1,Kcat 为 0.9175 min-1,Kcat/Km为0.0262μMmin-1;对-香豆酰 CoA 曲线方程为 y=43.992x+1.2038,Km 为 36.5443μM,Vmax为 0.0443 mmolL-1min-1,Kcat 与 分别为 0.8307 min-1 和 1.6198μMmin-1。阿魏酰CoA表现了最高的亲和性,对-香豆酰CoA表现了最高的转化数,但催化效率最高即最适底物是阿魏酰CoA;进一步研究得到,最适的酶解温度为30℃,最适的酶解pH为 6.0。(3)黄灯笼椒、海椒218及中甜F1三个品种辣椒各组织及各发育阶段都能检测到辣椒素,胎座辣椒素含量大于果肉,并且果实辣椒素积累在转色期时达到峰值;黄灯笼椒果实木质素含量在发育期间先下降(花后40d),后缓慢上升,同时各品种茎和叶中辣椒素高的相对应的木质素含量也高,但对所有组织的相关性分析发现木质素与辣椒素呈显著负相关,相关系数为-0.233,说明辣椒素与木质素存在显著竞争关系;中甜F1与黄灯笼椒类果实黄酮素在发育期间呈先上升后下降的趋势,类黄酮素的峰值始终早于辣椒素的峰值。qPCR分析表明,CcCCR1在黄灯笼椒茎中表达量最高,在中甜F1的40d果肉中最低,在低辣椒素的组织中表达量显著高于其他组织;CcCCR2在黄灯笼椒20d果肉中表达量最高,最低也为中甜F1的40d果肉,表现为高表达量组织辣椒素含量较低。通过本研究,初步揭示了 基因表达量与辣椒素及木质素、类黄酮素积累的相关性,CcCCR1的酶学特性,为之后通过调控辣椒素代谢路径提高辣椒素提供理论依据。