通过CRISPR/Cas9介导的敲除技术在丹参（Salvia miltiorrhiza）中揭示SmHMGR2和新型SmHMGR5在丹参酮生物合成中的不同作用 兰子婷、 田梅、 刘建宁、 史文龙、 陈彤、 马青、 金宝龙、 赵玉军、 张海燕、 崔光红 + 1位作者

《International Journal of Molecular Sciences》：Divergent Roles of SmHMGR2 and a Novel SmHMGR5 in Tanshinone Biosynthesis Revealed by CRISPR/Cas9-Mediated Knockout in Salvia miltiorrhiza Ziting Lan, Mei Tian, Jianing Liu, Wenlong Shi, Tong Chen, Qing Ma, Baolong Jin, Yujun Zhao, Haiyan Zhang and Guanghong Cui + 1 author

　　

摘要

3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMGR）是甲羟戊酸途径中的关键限速酶，在丹参酮的生物合成中起着核心调节作用。迄今为止，在丹参中已鉴定出四种HMGR家族成员（SmHMGR1–4）。通过整合多个基因组数据集，我们克隆并鉴定出一种新的成员SmHMGR5。从基因组学角度来看，SmHMGR5与SmHMGR3形成了反向重复序列（同源性为98.04%），并且在系统发育上与SmHMGR2归为一类。基于这五种HMGR基因的表达模式，我们利用CRISPR/Cas9技术生成了SmHMGR2和SmHMGR5的敲除突变体，并通过UPLC-MS代谢组学分析比较了它们对12种丹参酮和4种酚酸积累的影响。SmHMGR5的敲除仅降低了3种丹参酮的积累，且这两种突变均未影响酚酸的水平。值得注意的是，主要化合物丹参酮IIA在不同突变体中的含量保持稳定，但丹参酮IIB在丹参中生物活性成分产量的代谢工程策略奠定了理论基础。