目的本论文以生物碱含量相差各异的多个罂粟资源作为研究对象,基于全基因组重测序数据,克隆得到了罂粟生物碱合成途径中的可待因-O-脱甲基酶(CODM)基因和牛心果碱差向异构酶(STORR)基因序列,通过对基因序列进行分析,初步获得罂粟CODM基因和STORR基因的所有序列;同时将STORR基因及其突变基因进行真核表达,体外酶活测定,对不同罂粟资源中生物碱积累差异的分子机制进行了初步探讨,为罂粟生物碱合成途径中关键酶基因的挖掘提供了研究基础。方法1.在对不同罂粟资源中的生物碱含量进行聚类分析的基础上,通过全基因组重测序技术对9种代表性罂粟资源进行单核苷酸多态性位点(SNP)检测,筛选基因变异较大的关键酶基因作为候选基因。2.通过克隆测序获得罂粟和虞美人中的CODM基因序列,利用核苷酸和氨基酸序列比对及系统发育进化树构建等生物信息学手段分析,揭示罂粟和虞美人2种近缘物种的CODM基因表达差异。3.通过克隆测序获得罂粟STORR基因序列,对序列进行分析比对,筛选STORR基因及其突变基因,将STORR基因及其突变基因进行毕赤酵母和酿酒酵母真核表达,检测活性。结果1.全基因组重测序SNP数据分析发现多个基因在不同化学型罂粟及其同属近缘种中的SNP结果存在明显差异性,结合文献,本文分别选择无氨基酸变异的CODM基因和基因变异最多的STORR基因进行研究。2.通过序列比对结果表明,罂粟CODM有3种基因型,而虞美人CODM有5种基因型,其中包含有罂粟的3种基因型,5种序列的一致性为99.89%,且所有CODM蛋白无信号肽序列,预测这些蛋白都为非分泌性蛋白,属于Pcbc superfamily超基因家族。罂粟CODM氨基酸序列相同,但不同罂粟资源中的CODM表达量有明显差异,推测CODM基因转录水平变异可能与其非编码区序列有关。3.通过序列比对结果发现不同罂粟的STORR基因有纯合子和杂合子2种,共有4种基因型,序列一致性约97.89%;酿酒酵母表达载体成功转入WAT11中,但酶活测定结果并未检测到活性;毕赤酵母表达载体成功转入GS115菌株,经过诱导表达,发现STORR突变基因可以催化(S)-Reticuline转化为一种新化合物,但其反应条件和产物还需进一步优化和鉴定。结论本研究基于全基因组重测序基础上,筛选并克隆得到CODM基因和STORR基因序列。不同罂粟资源中含有相同的CODM基因型,但它们的基因表达量存在差异,推测CODM基因转录水平变异可能与其非编码区序列有关;不同罂粟资源中存在基因型不同的STORR基因,真核表达实验结果发现STORR突变基因可能具有一定活性,这些工作为进一步开展罂粟生物碱类成分的合成与调控机制研究奠定基础,同时也对创新吗啡和可待因专用型品种具有参考价值。