黄芩为唇形科多年生草本植物黄芩ScutellariabaicalensisGeorgi的干燥根,其主要活性成分为黄芩苷、黄芩素、汉黄芩苷、汉黄芩素等黄酮类化合物。研究表明,温度、水分、光照等适度环境胁迫能够促进黄芩活性成分的积累以及生物合成途径关键酶基因的表达[1]。本课题组前期研究证明了内源赤霉素(GA3)的变化与黄芩活性成分积累密切相关[2],通过对MYB转录因子的研究证明了bMYB2和SbMYB8参与调控苯丙素类成分生物合成,且SbMYB2对黄酮积累的影响受GA3信号转导的影响[3],构建了“GA-MYB-PAL/CHS-黄酮类活性成分”调控网络,初步阐明了环境影响道地黄芩品质形成的分子机制。
MYB蛋白激活类黄酮合成途径中后期相关酶基因的表达,需要依赖bHLH转录因子。bHLH转录因子广泛存在于真核生物中,因含有保守性较高的碱性/螺旋-环-螺旋(basic/helix-loop-helix,bHLH)结构而得名[4]。bHLH转录因子在高等植物组织中普遍存在,参与调控了植物体生长发育、信号传导、次生代谢及抗逆反应等诸多生理生化进程[5-8]。研究表明,bHLH转录因子对植物次生代谢产物积累有重要影响,如长春花中bHLH转录因子CrMYC2参与调控萜类生物碱的合成[9],红豆杉中bHLH转录因子TcJAMYC参与调控紫杉醇生物合成通路[10]。此外,在拟南芥、矮牵牛、龙胆、紫苏等多种植物中均分离鉴定出了调控苯丙素类化合物次生代谢的bHLH转录因子基因[11-12]。同时,bHLH转录因子在植物对逆境的响应中也起到了重要作用,参与了对干旱、低温、高盐、缺铁、低磷、低铝等多种非生物性胁迫的应答[13-18]。目前关于bHLH转录因子的研究主要集中在拟南芥、水稻、葡萄等模式植物中,黄芩中bHLH转录因子的功能及理化性质鲜见报道。本实验通过黄芩bHLH转录因子的生物信息学分析,进一步比较bHLH与黄芩次生代谢产物合成基因的表达,完善黄芩黄酮类成分的分子调控网络,为阐明道地黄芩品质形成的分子机制奠定基础。
1材料与方法
1.1材料
黄芩S.baicalensis种子为中国中医科学院中药资源中心实验室保存,由中国中医科学院袁媛研究员鉴定。
1.2样品制备
将黄芩种子于湿润的滤纸上萌发,萌发苗2周后移栽至花盆中,25℃、16h光照室温条件下培养。以μmol/LGA3喷施黄芩叶片,并分别于喷施后的0、1、2、3h取样,?80℃冰箱保存备用。夏季黄芩花期时,于同一植株不同部位分别取花、根、茎、叶,清水清洗后以滤纸除去多余水分,?80℃冰箱保存备用。
1.3黄芩bHLH基因的调取
从TAIR数据库中下载拟南芥bHLH核酸序列,以此作为探针,通过BLAST比对,在黄芩cDNA文库中搜寻同源序列,识别标准为E≤1×e?15,Score≥,匹配数(b)=1。
1.4生物信息学分析
通过ORFFinder在线工具(