桉树挥发油是世界产量最大的精油之一,广泛运用于制药、香料和工业行业。目前,国际市场的桉树挥发油基本全部由中国提供,一方面人们对桉树挥发油的需求越来越大,另一方面桉树挥发油的产率却低至1%左右,目前通过基因工程提高桉树挥发油产率是一个有效的措施之一。因此,本研究提取尾巨桉不同组织的挥发油并对其中的1,8-桉叶素和β-桉叶醇含量进行测定；同时克隆了尾巨桉树挥发油代谢途径上的相关基因,为尾巨桉遗传转化和挥发油含量检测提供理论依据。本研究使用Clevenger apparatus分别提取尾巨桉根、茎和叶组织挥发油,结果表明叶的挥发油产量最高,其总油量为252.6 mg·100g-1,出油率为0.25%：茎的总油量为18.2mg·100g-1,出油率为0.018%,根中没有挥发油存在。经高效液相色谱检测表明,1,8-桉叶素在叶和茎挥发油总量中分别占0.06%和0.04%；β-桉叶醇在叶和茎挥发油总量中分别占6.69%和11.5%,说明β-桉叶醇是尾巨桉挥发油的主要成分之一,1,8-桉叶素含量相对较低。桉树挥发油由单萜和倍半萜类化合物组成,通过甲羟戊酸(MVA)途径和甲基赤藓醇4-磷酸(MEP)途径可形成单萜类化合物的前体物质香叶基二磷酸和倍半萜类化合物的前体物质法呢基二磷酸,香叶基二磷酸和法呢基二磷酸在其它酶的作用下发生去磷酸化、异构、环化和原子重排等反应形成挥发油的各种成分。本实验通过cDNA末端快速扩增技术克隆了甲羟戊酸途径上的第一个关键限速酶3-羟基-3-甲基戊二酰CoA还原酶(HMGR)基因,该基因全长1955bp,包含66bp的5’-UTR、329 bp的3’-UTR、poly A尾巴和1560 bp的开放阅读框,该基因编码519个氨基酸组成的蛋白质,其分子质量为55.1202kD,理论等电点pI为5.37。通过在线NCBI中的Blast P比对分析表明,尾巨桉HMGR基因与青钱柳、橡胶树、喜树、沙梨的HMGR基因同源性均达100%。尾巨桉HMGR生物信息学分析表明：HMGR为疏水性蛋白质；位于A60、A62、A63、A83、A111、A121、A147、A149、A191、A282、A344、A363、A437、A510、A511共15个丝氨酸残基,A144、A197、A237、A350、A362共5个苏氨酸残基和A120、A158、A172共3个酪氨酸残基是蛋白质翻译后磷酸化修饰位点；存在1个信号肽,由位于A1～A25氨基酸残组成,信号肽最有可能的酶剪切位于A25(Ser)残基与第A26(Leu)残基之间；亚细胞定位分析表明,HMGR属于次生代谢途径上的分泌型酶,具有一信号肽；存在1个跨膜结构域位于A5(V)～A27(I)残基之间：位于A167～A176氨基酸残基和A196～A203氨基酸残基分别存在一个HMG-COA结合motif:EMPVGYVQLP和TTEGCLVA,其中TTEGCLVA中的谷氨酸(Glu)在HMGR催化中起着重要作用,位于A292～A298氨基酸残基和A441～A447氨基酸残基分别存在一个NADP(H)结合motif:RCDGHEH和GTVGGGT;分子系统进化树显示,尾巨桉HMGR类聚于植物群,表明所得到的HMGR准确可靠；二级结构由47.40%的α-螺旋、15.41%的延伸链、7.13%的β-转角、30.06%的无规卷曲组成。以人的HMGR为基础进行同源建模得到尾巨桉HMGR三维空间构象呈“V”形,包含了N-结构域、S-结构域和L-结构域。HMGR基因结构分析表明,HMGR基因在基因组中存在一个大小为319bp的内含子,尚不明确此内含子的作用。实时定量PCR分析表明,HMGR基因在枝中的表达量最高,茎次之,在根中表达量最低。原核表达表明,HMGR基因能够在大肠杆菌M15中通过IPTG诱导表达约55kD的目的蛋白。