小桐子JcPDS基因的克隆及生物信息学分析(2)
类胡萝卜素（carotenoids）是除叶绿素外，光合膜的主要色素，它在光合作用中发挥着重要的作用。八氢番茄红素脱氢酶（PDS）是一类位于类胡萝卜素合成代谢途径中的关键酶[4]，本论文主要对小桐子PDS基因的克隆和分析，有利于小桐子PDS基因结构的分析和功能预测。同时小桐子PDS基因的克隆和生物信息学分析为开展类胡萝卜素代谢基因工程，培育高产的品种奠定了分子基础。
1.小桐子的研究背景
1.1小桐子的生物学特征
小桐子是属于大戟科麻疯树属多年生的木本植物，灌木或小乔木，别名麻疯树、小油桐、膏桐、小油桐、老胖果、油芦子等，高2~5米[5]，具水状液汁，树皮平滑，枝条苍灰色，无毛。叶纸质，单叶互生，近圆形至卵状圆形。一般雄蕊10枚，两轮，雄花萼片及花瓣各5片；雌花萼片分离，子房2室或3室，无毛，花柱顶端2裂。椭圆形或球形的蒴果，长2.5到3厘米，幼时绿色，成熟时变为棕色；种子椭圆形，长1.5~2厘米，黑色[6]。小桐子是喜光阳性植物，根系粗大，耐干旱耐瘠薄能力强，生长迅速，抗病虫害，现广布于全球热带地区[7]。
1.2小桐子的用途
面临严峻的环境问题，人们在寻找一种能代替化石能源的可再生的新型清洁能源。所以，能源植物以其安全和可再生的特点作为一种新型绿色能源进入人们的视线。小桐子原产于热带美洲，其种子油脂含量达40%-60%，可提取加工生物柴油[8]，具有环保、高效、可再生等优点，因此，小桐子是一种前景广阔的生物能源植物[9]。另外，利用小桐子还可以生产多种化工产品。小桐子的树皮可以用来制造染料和单宁酸，果壳和种壳可以加工制造活性炭。
此外，小桐子还具有一定的药用价值。小桐子的种子、叶、树皮、根等含有多种成分的生物药源，可提取用于生物医药生产。已有研究表明，根的甲醇提取物和种子中的curcin毒蛋白具有抗癌的功效[10]；小桐子树皮和叶的水或乙醇提取物有镇痛的作用；叶、树皮和种子的水和乙醇提取液具有抗惊厥和糖尿病的功效；根的石油醚和甲醇提取物具有止泻的功效；果实和种子还具有避孕的功效；叶的乙醇和水提取物具有抗炎的功效；己烷和氯仿提取物具有抗HIV的功效。还有研究证实，小桐子体内一些成分具有杀虫、杀菌和抗病毒活性，如在其种子油提取物的成分中可以筛选出高效、低副作用的杀虫物质，可用于蚜虫等农作物害虫的防治[11]。在实际应用中，小桐子植物油可以用来治疗皮肤病，如烫伤、皮肤炎症、湿疹、丹毒、疥疮等，还能作为止泻剂并且可以缓解风湿病引起的疼痛。小桐子的叶经过煎煮得到的药汁可用于治疗新生儿的咳嗽和杀菌，小桐子茎中的乳汁能使创伤处止血。
因此，小桐子在工业用油，开发新的药物，病害虫生物防治方面也具备潜在的应用价值，具有广阔的开发利用前景，是一种综合利用价值很高的植物资源，受到世界各国及科学家的高度关注。
1.3小桐子的研究进展
随着能源危机和环境问题的不断加剧，可再生的能源植物受到越来越多的关注，因此对能源植物小桐子的研究也更加的广泛和深入。在生物防治研究中，小桐子叶的提取物可抑制三龄幼虫的进食[12]；种子油及其提取物乙醇都对萝卜蚜具有较强的触杀活性[13]。目前关于小桐子的研究大部分都集中在小桐子油的生物活性成分分析和生物柴油转化等[14]方面。
2.植物类胡萝卜素研究进展
2.1植物类胡萝卜素组成
类胡萝卜素（carotenoids）是一种非常重要的天然色素，广泛存在于动植物、藻类和微生物中的色素，组成其呈现色彩的原因是共轭二重键具备长链聚烯烃，主要是β-胡萝卜素和γ-胡萝卜素[15]。类胡萝卜素具备多个共轭双键，是一类四萜化合物。类胡萝卜素在植物体叶片和大多数花及果实中含量较多，可以使植物的花和果实表现出不同的颜色。