一、拟研究或解决的问题
探究香豆素类化合物的生源合成机制，特别是解析角型吡喃香豆素合成过程中的关键基因，选择以角型香豆素为特征性化合物的白花前胡为研究对象，从分子水平上揭示白花前胡角型与线型香豆素的形成机制，通过从不同层面比较两类异戊烯基转移酶（isopentenyl transferase，简称 IPT）的不同，为植物中芳香化合物异戊烯基转移酶相关基因的克隆并进行外源表达打好基础。
二、采用的研究手段
包括基因重组技术、分子杂交技术等在内的分子生物学技术方法；具体的操作内容包括DNA及RNA的提取、聚合酶链反应（polymerase chain reaction，PCR）、反转录PCR（reverse transcript PCR,RT-PCR）等。
三、文献综述
前胡通常指伞形科植物白花前胡的干燥根，具有疏风散热、降气化痰之功效，香豆素类化合物是前胡中的主要化学成分，包括角型吡喃香豆素、呋喃香豆素和其他香豆素，是前胡质量评价的重要指标。国内外研究报道香豆素类化合物具有广泛的药理活性，例如抗病毒、抗菌、抗炎、抗癌、抗心衰、扩张血管等。香豆素类是具有苯并-alpha;-吡喃酮母环结构的一类天然化合物的总称，也是一类重要的有机杂环化合物。香豆素(coumarin)又称邻羟基肉桂酸内酯，呋喃香豆素类结构中的呋喃环是由香豆素苯环上的 6 位或 8 位的异戊烯基与 7 位的羟基环合而成，成环后常常会因降解而失去 3 个碳原子。根据呋喃环与母体骈合的位置可分为线型和角型两种。常见的线型呋喃香豆素有：白芷中的异欧前胡素、补骨脂素；角型呋喃香豆素有独活中的茴芹内酯、白芷中的异佛手柑内酯等。由香豆素苯环上6位或8 位异戊烯基与7位酚羟基环合形成2,2-二甲基-alpha;-吡喃环结构的化合物为吡喃香豆素类，也分为线型和角型两种。常见的线型吡喃香豆素有独活中的花椒内酯、白芷中的美花椒内酯；角型吡喃香豆素有白花前胡中的白花前胡苷和邪蒿内酯[1]，然而，天然香豆素在自然界的含量极低、分离难度大，不能满足人们的需求。
异戊烯基转移酶（IPT）将异戊烯基单元融入含有芳环的母核化合物，形成具有重要生物学功能的各类活性分子，大量构效关系研究揭示: 异戊烯基芳香化合物具有较好的生物活性, 源于芳香类化合物骨架上取代的异戊烯基团增加了其亲脂性, 从而使化合物分子与生物膜的亲和力加强, 并且能增加其生物利用度与改善药物代谢和药物动力学特性。从生物合成途径来说, 反应中异戊烯基供体多来自于甲戊二羟酸途径, 而芳香化合物受体多来自于聚酮途径或莽草酸途径, 两者结合可以合成大量具有丰富结构类型的化合物。酶法生物合成是寻找高效合成异戊烯基芳香类化合物的新方法之一，从天然能够合成异戊烯基芳香类化合物的生物中克隆其中的相关基因, 进行外源表达以及构建芳香类化合物异戊烯基转移酶工程微生物及其突变体, 对结构多样的芳香类化合物进行定向异戊烯基化, 可为异戊烯基芳香类化合物的合成提供全新的方法[2]。
目前, 微生物及植物是芳香类化合物异戊烯基转移酶基因的主要来源。由于植物遗传背景不清楚、次生代谢基因大多并不成簇以及植物异戊烯基转移酶大多为多次跨膜的膜结合蛋白, 克隆相关基因并进行外源表达具有一定的难度。植物中芳香化合物异戊烯基转移酶相关基因及其分子生物学研究的报道甚少，而对于前胡中可能发挥类似功能的酶，则至今还未见报道，更无基因序列被克隆。因此，我们无法从分子水平上揭示前胡角型与线型香豆素的形成机制。
人们在IPT基因转化植物方面开展了大量的研究工作，到目前为止，研究人员已经将该基因转入七个科属的植物中，用于调控植物体内细胞分裂素的含量，或改良农作物品种。用于 ipt 基因转化的植物主要分布在六个科属中，其中，茄科中的植物研究的最多，尤其以烟草研究地特别清楚，主要是因为烟草得到的经济器官是叶片，而转IPT基因可以起到延缓叶片衰老的作用，这样使得烟草的品质得到了改善，产量也得到了提高[3]。
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