藜麦萜烯合酶家族基因组分析及ent-柯莱烯合成酶功能鉴定揭示赤霉素代谢新机制

本研究针对植物萜类代谢调控机制，通过生物信息学与系统发育分析鉴定藜麦中51个萜烯合酶基因(CqTPSs)，划分为7个亚家族，并解析其基因结构、保守基序及启动子顺式元件。研究人员重点克隆TPS-e亚家族4个基因，发现CqTPS49/KS1和CqTPS51/KS2能以ent-CPP为底物催化生成赤霉素前体ent-柯莱烯，而CqTPS47/48则特异性转化syn-CPP生成二萜类物质。亚细胞定位显示这些酶定位于叶绿体，组织表达谱揭示KS1/KS2在生长芽中高表达，为藜麦萜类代谢调控及赤霉素合成通路研究提供重要分子基础。

　　

植物王国中，萜类化合物(Terpenoids)如同精密的分子机器，在生长发育和环境应答中扮演多重角色。这项研究将目光投向"超级食物"藜麦，通过全基因组扫描捕获51个萜烯合酶基因(TPS)，如同拼图般将其归类至7个进化分支。

特别引人注目的是TPS-e亚家族的四位"分子工匠"：CqTPS47-51。实验证明，CqTPS49和CqTPS51堪称赤霉素合成的"钥匙匠"，它们精准地将ent-柯巴焦磷酸(ent-CPP)雕琢成ent-柯莱烯——这个赤霉素生物合成通路的关键中间体，因此被冠以KS1和KS2的称号。而它们的"兄弟"CqTPS47/48则展现出另类才华，专攻syn-CPP转化，虽然产物的化学结构尚待解密，但已确认为二萜家族新成员。

这些酶蛋白如同带着"GPS定位"，清一色驻扎在叶绿体这个"代谢工厂"，完美契合其二萜合成使命。更有趣的是，KS1/KS2在生机勃勃的幼芽中异常活跃，暗示它们可能是藜麦生长调控的"幕后推手"。这项研究不仅绘制了藜麦TPS家族的"基因地图"，更为解析萜类代谢网络提供了宝贵的"分子工具包"。