1.3白藜芦醇的研究背景及国内外现状

一直以来，生产者多采用从植物中直接获得产物的方法。化学方法往往会污染产品，而且生产流程相对复杂，并不适用于白藜芦醇的提取。而随着微生物学的发展和进步，使得微生物学研究方法在某些方面已经可以与植物源的获取相对接，从而达到以前无法达到的目的，使得研究方法和提取方式都取得了新的突破。此外，有许多对花生白藜芦醇合酶的研究，葡萄和虎杖也相对较多，但对桑树白藜芦醇合酶的研究较少。因此，本实验基于桑葚白藜芦醇合成酶RS2基因，并设法其与表达载体相连接,另外，将4CL基因也转入重组质粒，通过特定方法导入异源表达载体大肠杆菌工程菌种，以对香豆酸为底物通过发酵合成白藜芦醇。白藜芦醇由于其具有抗肿瘤，抗炎和抗氧化等特性，所以被使用于农业，医疗，食品和化妆品等行业中。二苯乙烯是来自苯丙烷类家族中的天然产物，展现出广泛的化学结构物质和生物活性。二苯乙烯的白藜芦在红葡萄酒中被发现，并与其他多酚类化合物一起被认为具有降低冠心病风险的作用。一些研究已经表明，白藜芦醇有助于预防动脉粥样硬化[30]。

早在二十世纪四十年代就已经有人发现了白藜芦醇并且已经获得了白藜芦醇这种物质。自此之后的二十多年，再无人发现白藜芦醇。90年代至今，尤其是“法国悖论”提出后，科学家们争相进行对白藜芦醇的研究，把研究白藜芦醇推到了一个高潮。然而，虽然白藜芦醇的应用已被业界看好，但是白藜芦醇在工业生产方面却还达不到大规模的生产。现在国内白藜芦醇的生产还主要依靠植物提取，虽然能保证其较高的纯度而且不易受到杂菌的污染，但是在产量方面却不容乐观，对资源的利用来说也是一种极大的浪费，成本昂贵，所以应用就受到极大的限制。由于上述原因导致的无法工厂化的大规模生产，生产的高价以及供不应求的产品导致了价格昂贵，无法进行大面积销售。

1.4本课题研究的内容和意义

1.4.1课题主要研究内容

（1）桑葚白藜芦醇合成酶基因克隆

（2）基于桑葚白藜芦醇合成酶基因大肠杆菌的构建

（3）重组大肠杆菌产白藜芦醇物理条件及底物优化

1.4.2课题研究意义

目前，白藜芦醇的市场需求量很大，植物中白藜芦醇的天然成分不足以满足每年100吨的需求。满足营养行业需求的一个选择是除了植物生产的白藜芦醇外，还可以使用白藜芦醇衍生物(白皮杉醇)。另一个选择是使用化学合成，但这种方法仍存在问题，因为它需要一个复杂的反应步骤，并且需要使用可能导致环境污染的有毒有机溶剂和重金属。作为化学合成的替代方法，植物细胞培养，毛状根组织和代谢工程可以大量生产合成白藜芦醇，并具有高产量。这些方法已被证明可以生产具有多种生物活性广谱的植物次生代谢产物。研究结果显示，由于所用菌株、目标基因来源、载体、培养基和前体等不同，不同研究者选取的条件不同，着重的优化方向也不同，不同酵母和大肠杆菌菌株中白藜芦醇的合成及产出情况存在较大差异(从0.31mg/L到800mg/L)[31]。但研究者用于白藜芦醇合成最多的基因是拟南芥的4-香豆酸辅酶A连接酶基因和葡萄的白藜芦醇合成酶基因，桑树白藜芦醇合成酶基因或桑树白藜芦醇合成途径构建的大肠杆菌工程菌株未见报道。因此本实验着重于从桑葚中取得白藜芦醇合成酶基因从构建大肠杆菌产白藜芦醇并检测其含量方面的研究。