甘草CHS基因家族鉴定、表达特性分析及其与甘草查尔酮A积累的关系研究

作者：何梦媛; 姚华; 李国治; 杨茂; 沈海涛^*

来源：植物生理学报, 2022, 58(01): 141-154.

DOI：10.13592/j.cnki.ppj.2021.0349

• 甘草
• 甘草查尔酮A
• GuCHS
• 基因家族鉴定
• 生物信息学分析

查尔酮合成酶(CHS)是植物黄酮类化合物合成途径中的关键限速酶,与植物类黄酮化合物的合成有密切关系。为了解甘草(Glycyrrhiza uralensis) CHS基因家族与甘草查尔酮A (licochalcone A)合成、积累的关系,本文研究了非生物胁迫下不同时间的甘草不同部位中甘草查尔酮A含量,进行了CHS基因家族表达特性和生物信息学分析。结果显示,甘草查尔酮A主要在甘草地下部分中积累,非生物胁迫明显提升地下部分甘草查尔酮A含量,其在盐胁迫处理6 h组的含量是对照组(0 h组)的2.41倍,而在聚乙二醇(PEG)胁迫2 h组的含量是对照组的1.76倍。基于对上述材料的转录组测序数据分析结果,发现有20个序列注释为CHS基因。其中,有14个GuCHS基因具有完整的读码框,且这些CHS基因具有时空表达差异性。非生物胁迫诱导地下部分中的GuCHS基因上调, GuCHS1、GuCHS4和GuCHS5经胁迫诱导后表达量最高分别为对照的31.3倍、25倍和35倍,在处理2 h组和12 h组上调最为明显,而GuCHS2仅在PEG胁迫下明显上调,表达量变化趋势与甘草查尔酮A含量变化趋势相似。14个GuCHS基因的生物信息学分析显示, GuCHS1、GuCHS2、GuCHS4和GuCHS5较其他GuCHS基因的启动子区域包含更多的G-box元件、MYC结合位点,故推测胁迫处理诱导茉莉酸、脱落酸等应激响应因子合成,调控地下部分GuCHS1、GuCHS2、GuCHS4和GuCHS5表达,提升甘草中甘草查尔酮A含量。本研究结果为优化甘草栽培体系、提升栽培甘草品质、探究GuCHS基因在甘草中的功能以及对甘草查尔酮A合成及调控机制提供研究基础。

• 单位
  新疆维吾尔自治区药物研究所; 生命科学学院; 石河子大学