p-榄香烯是从中国姜科植物温郁金中提取的一种高效、低毒、广谱的抗癌活性天然萜类化合物。β-榄香烯口服乳和注射液药物作为国家二类新药在临床上已经取得了显著的疗效。但是从植物分离提取β-榄香烯成本高、纯度低以及化学全合成步骤繁琐、要求条件苛刻等缺点,限制了β-榄香烯的广泛应用。因此,寻找p-榄香烯的新的经济可行的大规模制备技术对于p-榄香烯药物的推广应用将具有重要意义。本研究从构建的温莪术叶cDNA文库中克隆到了全长981bp的萜类化合物合成途径关键酶—IPP异构酶(GenBank:GU724874)编码基因,并利用颜色互补验证了该基因的功能。由于未能克隆出催化FPP合成吉马烯A的GAS合酶编码基因,本研究选择与细菌结构和生理状态相似的蓝细菌来源的GAS编码基因作为研究对象,分别在大肠杆菌和酿酒酵母中进行了表达,并且检测到的吉马烯A的产量分别是128μg/L和9.5μg/L,因此,选择大肠杆菌作为优化吉马烯A合成的表达系统。合成生物学结合微生物代谢工程,可用于微生物大量生产一些难于从原材料中提取、化学合成困难的高价值的代谢产物。本研究在p-榄香烯生物合成途径阐明的基础上,构建了一个由8个基因组成的可以在大肠杆菌中功能表达的异源甲羟戊酸途径,该途径和蓝细菌GAS基因共表达,结合合成条件的优化,p-榄香烯产量从最初的128μg/L,达到了6325.51μg/L,产量提高了54倍。本研究的大肠杆菌合成吉马烯A产量距离工业化生产还存在较大的差距,本研究中吉马烯A合成酶在大肠杆菌中表达的包涵体占表达总蛋白的76%,这个成为吉马烯A产量提高的限制因素。本研究正在开展利用定向进化技术,结合LacZa融合报告系统,筛选高可溶性表达的突变体研究。