有针对性地表达大豆异黄酮合成酶（Glycine max isoflavone synthase）能够提高大豆中染料木黄酮（daidzein）和木黄酮（genistein）的含量

《Transgenic Research》：Targeted expression of Glycine max isoflavone synthase enhances daidzein and genistein content in soybean

通过农杆菌介导的基因工程过表达大豆异黄酮合成酶基因GmIFS，显著提升种子中异黄酮含量（daidzein增加4.07倍，genistein增加1.75倍），并增强抗氧化活性，证实代谢工程调控关键酶基因可有效提高植物营养品质。

　　

摘要

异黄酮是豆科植物中的关键次生代谢物，在植物生理过程中发挥着重要作用，并为人类带来诸多健康益处。在异黄酮的生物合成途径中，异黄酮合成酶（IFS）负责将柑橘素（naringenin）和甘草素（liquiritigenin）转化为具有生物活性的异黄酮——染料木黄酮（genistein）和大豆黄酮（daidzein）。本研究旨在通过基因工程手段提高大豆种子中染料木黄酮和大豆黄酮的积累量。使用携带含有GmIFS基因的二元载体pCAMBIA1301的Agrobacterium tumefaciens EHA105菌株，该基因受种子特异性启动子（Gmβ-conglycinin）的控制，对JS335大豆品种的改良半种子外植体进行转化。经抗生素hygromycin-B筛选后，获得了抗性植株，并通过组织化学GUS检测验证了其转基因状态。PCR分子分析证实了GmIFS转基因的存在，得到了700 bp的扩增子片段。生化分析显示，T?转基因植株的种子总酚含量比非转基因对照组增加了1.53倍，黄酮类化合物含量增加了3.67倍。抗氧化活性测试表明，GmIFS过表达植株的DPPH自由基清除能力和铁还原抗氧化能力（FRAP）显著更强。高效液相色谱（HPLC）分析进一步表明，转基因植株的种子中大豆黄酮含量平均比对照组高出4.07倍，染料木黄酮含量高出1.75倍。定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）分析显示，转基因植株的幼嫩子叶、成熟子叶及种子中的GmIFS基因表达水平显著升高。总体而言，这些结果证明GmIFS的过表达有效提升了大豆种子中的异黄酮产量，凸显了通过代谢工程改造生物合成途径相关基因以改善作物营养价值的潜力。

异黄酮是豆科植物中的关键次生代谢物，在植物生理过程中发挥着重要作用，并为人类带来诸多健康益处。在异黄酮的生物合成途径中，异黄酮合成酶（IFS）负责将柑橘素（naringenin）和甘草素（liquiritigenin）转化为具有生物活性的异黄酮——染料木黄酮（genistein）和大豆黄酮（daidzein）。本研究旨在通过基因工程手段提高大豆种子中染料木黄酮和大豆黄酮的积累量。使用携带含有GmIFS基因的二元载体pCAMBIA1301的Agrobacterium tumefaciens EHA105菌株，对JS335大豆品种的改良半种子外植体进行转化。经抗生素hygromycin-B筛选后，获得了抗性植株，并通过组织化学GUS检测验证了其转基因状态。PCR分子分析证实了GmIFS转基因的存在，得到了700 bp的扩增子片段。生化分析显示，T?转基因植株的种子总酚含量比非转基因对照组增加了1.53倍，黄酮类化合物含量增加了3.67倍。抗氧化活性测试表明，GmIFS过表达植株的DPPH自由基清除能力和铁还原抗氧化能力（FRAP）显著更强。高效液相色谱（HPLC）分析进一步表明，转基因植株的种子中大豆黄酮含量平均比对照组高出4.07倍，染料木黄酮含量高出1.75倍。定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）分析显示，转基因植株的幼嫩子叶、成熟子叶及种子中的GmIFS基因表达水平显著升高。总体而言，这些结果证明GmIFS的过表达有效提升了大豆种子中的异黄酮产量，凸显了通过代谢工程改造生物合成途径相关基因以改善作物营养价值的潜力。