蒽醌是决明中的有效成分,具有降血压、降血脂、保肝和抑菌等功效。文献报道,决明中蒽醌经聚酮途径合成,其中聚酮合成酶是其合成途径的第一个酶。为了研究决明中蒽醌合成机制,从分子水平上调控决明中蒽醌的代谢合成,我们首先测定了决明各组织中的蒽醌含量,随后从决明中克隆得到查尔酮合成酶,序列分析表明其属于聚酮合成酶Ⅲ家族。并且考察不同组织中查尔酮合成酶基因的表达模式,克隆查尔酮合成酶基因的基因组序列,对于查尔酮合成酶进行同源建模、分子对接与生物信息学分析等研究工作,为从分子水平上调控决明中蒽醌的代谢合成提供了理论依据。实验结果如下：一、所测定决明8项组织中均含蒽醌,蒽醌含量从高到低顺序依次为：成熟种子、茎、未成熟种子、花、根、子叶、胚轴、复叶。表明蒽醌的生物合成在决明的多种器官中均能进行,而非组织特异性合成。而成熟种子的药用成分蒽醌含量最高,药用价值也最高,为中医常用决明种子入药提供了生物学依据。二、决明查尔酮合成酶属于第Ⅲ类聚酮合成酶,包括查尔酮合成酶活性中心Cyt164-His303-Asn336,可调控催化时底物的选择和碳链的长度。该基因的基因组序列包含一个内含子和两个外显子,内含子具有VspⅠ、Sna B Ⅰ、Hpa7Ⅰ、Pac Ⅰ和SspⅠ酶切位点,以及光诱导反应模块、增强子、水杨酸诱导反应元件和生理节奏调控元件等18个顺式调控元件。该序列酶基因翻译可得390个氨基酸的蛋白质序列。三、决明查尔酮合成酶在不同组织中的表达模式表明其在根中表达丰度相对最高,其次为叶片、茎、幼果和花蕾,而在下胚轴、子叶、果皮中的表达量相对较低,表明决明查尔酮合成酶基因在决明的多种组织是非组织特异性表达。四、通过决明查尔酮合成酶的同源建模和分子对接,筛选到其与对香豆酰辅酶A和丙二酰辅酶A结合的关键氨基酸残基,它们主要通过氢键、范德华力与底物结合,从而稳定底物在酶分子中的空间位置。五、生物信息学分析表明,从低等到高等生物,它们具有的聚酮合成酶所含有的功能域种类是越来越少的,单个模块的功能越来越强大,模块利用率越来越高。Ⅲ型PKS内功能域的进化关系与物种进化关系完全一致,功能域与物种进化同步率极高,且作为临时查尔酮合成酶的PLN0317n比CHS_like所得的自举评估检测值更高,推测PLN0317n在黄酮类化合物形成基础碳环中作用几率更大,结构也更趋于保守。