1、煙草是一年生或有限多年生草本植物，是重要的經(jīng)濟作物。因其腺體豐富，具有大量的綠色組織，使其成為萜類代謝工程研究的理想模式植物。
　　α-法尼烯是一種揮發(fā)性倍半萜烯，α-法尼烯合酶是催化α-法尼烯合成的最終限速酶。到目前為止，對蘋果α-法尼烯的研究主要集中在α-法尼烯及其氧化產(chǎn)物-共軛三烯醇類物質(zhì)（Conjugated Trienols，CTols）與蘋果虎皮病發(fā)生的關系。在植物中過表達蘋果α-法尼烯合酶基因是否影響其他萜類物質(zhì)的合

2、成及植物生物學特性的研究相對較少。本研究以過表達蘋果α-法尼烯合酶基因煙草的T3代植株為實驗材料，通過轉(zhuǎn)錄組分析代謝通路和代謝物，解釋轉(zhuǎn)基因煙草早衰的原因和機制。主要結果如下：
　?。?）植物萜類的合成與釋放具有組織器官特異性。MdAFS基因在轉(zhuǎn)基因煙草的莖中表達量最低，根和葉片次之，花中表達量最高，是莖的3.6倍。GC/MS分析煙草萜類組分發(fā)現(xiàn)，在根、莖、葉、花中均未檢測到目的產(chǎn)物法尼烯的釋放，但施用鉀離子處理后，煙草花中檢測出

3、法尼烯。
　?。?）機械損傷，茉莉酸甲酯（MeJA），赤霉素（GA），水楊酸（SA），乙烯利（ETH），4℃，42℃，聚乙二醇-6000（PEG-6000）和H2O2處理明顯誘導了青香蕉蘋果苗MdAFS基因的表達，其中，4℃處理后MdAFS基因的表達一直穩(wěn)定在較高水平；傷害處理表現(xiàn)出先升高后下降的規(guī)律；MeJA，GA，SA，ETH，PEG-6000，H2O2和42℃高溫處理表現(xiàn)出某一時間點爆發(fā)式上調(diào)的特點，42℃處理效果最明顯上調(diào)

4、大約170倍。在實驗條件下青香蕉蘋果苗MdAFS基因的表達具有節(jié)律性，在照光1h后出現(xiàn)最大表達量。
　?。?）目前，煙草（NC89）還沒有可利用的全基因組數(shù)據(jù)庫。利用De nove組裝的方法進行煙草葉片和頂芽的轉(zhuǎn)錄組分析，共獲得了249185條unigenes。葉片差異表達分析發(fā)現(xiàn)，抗氧化活性分類有26個下調(diào)轉(zhuǎn)錄本包括APX和CAT，類胡蘿卜素代謝34個下調(diào)轉(zhuǎn)錄本，質(zhì)體醌代謝14個下調(diào)轉(zhuǎn)錄本，抗壞血酸鹽代謝10個下調(diào)轉(zhuǎn)錄本和氮代謝

5、62個下調(diào)轉(zhuǎn)錄本。
　?。?）與野生型相比，轉(zhuǎn)基因植株有較多的活性氧積累，轉(zhuǎn)基因植株抗氧化防御系統(tǒng)下降，表現(xiàn)為抗氧化酶（APX，CAT和SOD）活性顯著下降，抗氧化物質(zhì)（類胡蘿卜素，多酚和類黃酮）含量顯著下降，并且對光合電子傳遞鏈阻斷劑敵草隆（DCMU）處理更加敏感。
　?。?）在轉(zhuǎn)基因植株中茉莉酸（JA），水楊酸（SA）和乙烯（ET）含量顯著下降，乙烯釋放速率降低；油菜素內(nèi)脂（BR）含量顯著增加，細胞分裂素（CTK）含量沒

6、有明顯變化。
　?。?）光合作用是萜類合成的還原力和原料來源，轉(zhuǎn)基因植株凈光合速率下降，光合作用產(chǎn)物淀粉和可溶性糖含量顯著下降。對光合作用、光合蛋白和碳固定信號通路分析分別發(fā)現(xiàn)了87，127和195個下調(diào)轉(zhuǎn)錄本，沒有上調(diào)轉(zhuǎn)錄本。
　?。?）植物萜類的合成與釋放具有時間特異性（不同發(fā)育時期），MdAFS基因隨著煙草發(fā)育進程表達量不斷增加，盛花期達到最高點。不同發(fā)育時期，萜類合成途徑關鍵基因與MdAFS基因相關性分析表明，MdA

7、FS基因與HMGR基因正相關，其他基因（DXS、DXR、IDI、FPPS和GPPS）負相關。
　?。?）轉(zhuǎn)基因株系HMGR1、HMGR2和HMGS基因上調(diào)表達，HMGR專一性抑制劑洛伐他?。∕EV）處理也表明轉(zhuǎn)基因植株有較高的HMGR轉(zhuǎn)錄水平。轉(zhuǎn)基因株系萜類合成途徑其它關鍵基因（DXS、DXR、IDI、FPPS和GPPS）下調(diào)表達，同時，對DXR專一性抑制劑膦胺霉素（FOS）處理不敏感。
　?。?）轉(zhuǎn)基因株系葉片中，單萜（檸