植物次生代谢产物在调节植物对生物和非生物环境因素的反应方面具有重要作用,其作为天然香料和药物的来源已被广泛利用。托品烷类生物碱又称莨菪烷类生物碱（TAs）,是一类主要提取自茄科植物的次生代谢产物,包括莨菪碱、山莨菪碱和东莨菪碱。在茄科植物中发现的TAs以其影响副交感神经系统的抗胆碱能力和抗痉挛特性而有名。在茄科植物中,TAs生物合成发生在根部,生物碱被运输到地上部位进行储存。但到目前为止,还未见TAs转运和转运形式的相关报道,因此,阐明生TAs在植物体内转运的机制,对了解该类化合物在植物体内的形成和积累具有重要意义。PUP（purine uptake permease）类转运蛋白是自然界中的一类小家族跨膜转运蛋白,在植物次生代谢产物的积累和转运过程中扮演着重要角色。烟草中PUP转运蛋白（NUP1）不仅专一性转运尼古丁,而且能够调控尼古丁的生物合成,表明PUP家族转运蛋白在影响次生代谢产物的转运和合成方面扮演重要角色。本研究以颠茄为研究材料,基于颠茄转录组分析,从颠茄中找到与烟草同源的PUP序列,确定该基因并克隆命名为AbPUP1。针对这条PUP转运蛋白,本研究采用分子生物学、生物化学和生物技术等研究方法,对AbPUP1特异性转运莨菪碱的生物学功能进行了研究,取得了以下结果:（1）AbPUP1转运蛋白专一性转运莨菪碱根据颠茄的转录组数据分析,发现一条功能注释为嘌呤类转运蛋白基因的序列,命名为AbPU/P1。组织表达谱显示,该条基因特异性在根中表达,其中在侧根中高表达,主根中有少量表达,这与托品烷生物碱的合成途径基因相似。将该条基因与拟南芥和烟草中已报道的同家族基因构建进化树,发现AbPUP1与烟草的NUP1属于同源基因。膜蛋白亚细胞定位软件TMHMM分析结果显示,AbPUP1定位在细胞膜上;在烟草中进行亚细胞定位实验,通过提取原生质体在激光共聚焦显微镜下观察,也证实该蛋白定位在细胞膜上。将AbPUP1基因在缺陷型酵母系统中进行异源表达,在添加有莨菪碱的培养基中培养后,经HPLC分析发现,在培养基中添加有同种浓度莨菪碱的培养条件下,AbPUP1具有较强的莨菪碱转运能力。随后,进一步在缺陷型酵母系统中进行AbPUP1表达,在添加有0.5mM莨菪碱的培养基中培养,检测0～24h内不同时间段酵母中莨菪碱的含量,发现随着饲喂时间的延长,酵母的鲜重持续增加,但酵母体内莨菪碱的含量却呈现下降的趋势,在3h时达到吸收的最高峰;当分别在培养基中加入同种浓度的莨菪碱、东莨菪碱及山莨菪碱时,发现酵母只对莨菪碱有明显的吸收,对东莨菪碱和山莨菪碱均无吸收;当在底物浓度为0.5mM莨菪碱的培养基中分别加入2.5倍于莨菪碱浓度的过量东莨菪碱和山莨菪碱后,检测酵母体内莨菪碱的含量发现没有显著性变化,这结果说明AbPUP1转运蛋白对莨菪碱转运具有专一性。（2）在颠茄植株中干扰表达AbPUP1降低了叶片中莨菪碱的含量以pBin19质粒作为植物干扰表达载体,将构建好的重组质粒pBin19-AbPUP1转入根癌农杆菌EHA105中获得工程菌pBin19-AbPUP1-EHA105,随后用叶盘法将工程菌pBin19-AbPUP1-EHA105转入野生型颠茄叶片中,通过卡那霉素筛选获得抗性转基因植株。在干扰AbPUP1转基因颠茄植株中,生物碱合成途径基因部分基因表达量显著下降（p<0.01）,同时转基因颠茄叶片中莨菪碱含量也呈显著下降（p<0.01）:在干扰APUP1转基因颠茄植株中,Ri-01、Ri-05、Ri-07、Ri-10株系的颠茄叶片中莨菪碱含量分别为0.16mg/g DW、0.42mg/g DW、0.26mg/g DW（Dry Weight）、0.22mg/g DW,相比对照组颠茄叶片中莨菪碱含量1.71mg/gDW分别降低了91%、75%、85%、87%;但转基因植株根中莨菪碱含量相比对照无明显变化。综上,本研究在颠茄中克隆并研究了一个在颠茄中专一性参与莨菪碱转运的基因AbPUP1,并对其功能进行了深入研究,为阐明托品烷生物碱在颠茄植株中的转运机制研究打下了基础,同时也为探索PUP转运蛋白对其他植物次生代谢物质的转运研究提供了参考依据。