林其駿¹、吳采蓉¹、曲芳華^{1, *}

¹ 國立臺灣大學森林環境暨資源學系。106032台北市大安區舟山路158號。

^* 通訊作者：fhchu@ntu.edu.tw

日本扁柏 (Chamaecyparis obtusa)，屬於柏科扁柏屬，擁有良好木材性質，耐久性高，芳香宜人。木材抽出成分與抗腐朽及香氣的關聯為人熟知，然而成分中特殊代謝物生合成途徑卻研究較少。雙萜 (diterpenoid) 是廣泛存在各分類植物的一類特殊代謝物。從前驅物 geranylgeranyl diphosphate (GGPP) 生合成雙萜需要經過兩步驟反應，由雙萜合成酶 (diterpene synthase) 催化。雙萜合成酶僅需少數活性位點氨基酸的改變，就能產生不同雙萜，這造就雙萜的高結構多樣性。且柏科的兩步反應以兩個不同雙萜合成酶配合達成，更增複雜性。


本研究從日本扁柏轉錄組定序資料中，尋找雙萜合成酶的候選基因，並以聚合酶連鎖反應 (polymerase chain reaction, PCR) 及 Rapid Amplification of cDNA (RACE) 獲取2條全長基因序列。將基因選殖於表現載體，轉入 Escherichia coli 表現，GC-MS 分析產物，以鑑定基因功能，其一催化第一步反應，將 GGPP 轉化為 (+)-copalyl diphosphate，其一催化第二步反應，能夠轉化 (+)-copalyl diphosphate，然產物無法比對到標準品或已知的雙萜合成物。為鑑定該化合物，因此進行大量製備，以NMR分析結構，結果為 beyerene，測量旋光度確認立體異構，得：[α]²⁵_D-291.67(c 0.007，正己烷)，最終鑑定為 (-)-beyerene。 (-)-beyerene 存在日本扁柏與其他柏科植物抽出物中，是許多特殊雙萜化合物的前驅物。而能夠合成 (-)-beyerene 的雙萜合成酶在此初次被鑑定，對於未來對於 beyerene 所衍生的化合物得以了解外，在育種栽培上亦可成為良好的分子指標。