当植物遭受昆虫取食、极端天气及人为因素等导致的机械性损伤胁迫后,会迅速在转录及代谢水平上启动一系列的应答机制,引起植物内源激素及次生代谢物含量的变化.该研究以药用模式植物丹参为例,评估机械损伤对药用植物代谢的作用.运用qRT-PCR 及 LC-MS检测叶片损伤刺激下,胁迫响应的茉莉酸类物质(jasmonates,JAs)和丹参酮类成分生物合成基因以及含量的变化情况,得出处理后不同时序叶片与根部在转录和代谢水平上的相关规律,从而探讨丹参对机械损伤胁迫的响应机制.结果显示,机械损伤诱导能够瞬时提高JAs生物合成基因的表达,其中AOC与JAR在诱导后开始上升,在2 h达到最高,AOS与OPR3则在4 h达到最高,与之相应的OPDA、JA及JA-Ile的含量均在2 h达到最高.丹参酮生物合成中二萜合酶基因CPS1与KSL1均在2 h上升至最高,而后修饰CYP450s基因则均在4 h上升至最高,4种丹参酮的含量则均在8 h内呈现持续上升的趋势.该研究为揭示机械损伤对次生代谢积累的研究提供参考,为进一步了解机械损伤胁迫下JAs在增强植物抗性、促进活性成分积累和提高药材品质方面的作用奠定基础.

目的:基于代谢组学研究灶心土对脾阳虚泄泻模型小鼠的影响。方法:将30只昆明小鼠按随机数字表法分为正常对照组、模型组和灶心土组。模型组和灶心土组小鼠采用“饮食失节+苦寒泻下”的方法制备脾阳虚泄泻模型，造模成功后灶心土组灌胃灶心土水煎液12.0 g/kg，正常对照组和模型组灌胃等体积的蒸馏水。1次/d，连续给药7 d。基于超高效液相色谱串联四极杆静电场轨道阱质谱（UPLC-Q-Exactive-MS）技术分析和鉴定小鼠血清代谢物，并结合主成分分析和正交偏最小二乘法判别分析对差异代谢物进行表征，筛选潜在的差异代谢物，并进行KEGG通路富集分析。结果:正、负离子模式下分别筛选出110个差异代谢物。灶心土可有效逆转脾阳虚泄泻小鼠的血清代谢紊乱，并可回调12个与脾阳虚泄泻相关的潜在生物标志物水平。KEGG通路富集主要涉及HIF-1信号通路、抗坏血酸和醛糖酸盐代谢通路、血小板激活通路等。结论:灶心土可通过下调L-抗坏血酸水平影响HIF-1信号通路、抗坏血酸和醛糖酸盐代谢通路、维生素消化吸收等通路，上调前列腺素G2、H2水平影响血小板激活通路，下调茉莉酸影响α亚麻酸代谢通路，发挥温脾止泻作用。

MYB(v-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)家族转录因子是高等植物转录因子中数目最多的一类基因家族成员,可分为 4 个亚家族,其中R2R3-MYB是最常见的亚家族类型.R2R3-MYB类转录因子广泛参与植物的器官发育和次生代谢产物生物合成的调控.为研究R2R3-MYB家族转录因子在艾叶黄酮合成和腺毛发育中发挥的作用,该研究基于艾的全基因组数据筛选、鉴定出 92 个R2R3-MYB转录因子,并利用生物信息学预测其潜在功能.结果表明,92 个转录因子的氨基酸长度为 168～547 aa,相对分子质量为 19.6～60.5 kDa,均为亲水性蛋白.亚细胞定位分析表明,89 个AaMYB 蛋白定位结果为细胞核,3 个蛋白同时定位于细胞核和细胞质中.依据拟南芥R2R3-MYB家族分类,92 个艾R2R3-MYB蛋白分为 26 个亚家族,同一亚族基因结构基本类似.顺式作用元件预测结果表明光响应元件、茉莉酸甲酯元件和脱落酸元件在R2R3-MYB基因启动子区域分布广泛.转录组表达分析结果显示,AaMYB60、AaMYB63 和AaMYB86 在叶片中的表达均高于茎和根中的表达,说明这 3 个转录因子主要在叶片中发挥作用.此外,利用系统进化分析筛选出 5 个参与艾叶黄酮生物合成或腺毛发育的候选R2R3-MYB转录因子.该研究可为后期艾的优良品种选育和种质创新等提供重要的基因资源.

[目的]探究无患子(Sapindus mukorossi Gaertn.)雄性不育品种'琦蕊'雄花不同发育时期的细胞学特征及差异表达基因,为深入解析无患子雄性不育发生的分子机制提供理论依据.[方法]在观察雄花花药不同发育过程的细胞学特点基础上,进一步利用RNA-Seq技术分别对小孢子母细胞时期(T1)、四分体时期(T2)、单核小孢子时期(T3)的雄花进行转录组比较分析,筛选关键差异表达基因.[结果]'琦蕊'绒毡层和内层细胞的持续膨大与增殖使得药室结构混乱,药室空间不足,最终导致无可育花粉产生.内源激素测定发现,茉莉酸水平在'琦蕊'雄花发育过程中呈下降趋势.3 个时期的转录组分析共筛选到 2 990 个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),其中T2_vs_T1 中 722 个(516 个上调,206 个下调),T3_vs_T2 中 1 741 个(765个上调,976 个下调).GO和KEGG分析表明,这些DEGs主要富集在代谢过程、细胞分裂、花粉壁合成、激素信号转导等方面,共鉴定到 32 个花粉发育相关DEGs、27 个激素合成及信号转导DEGs.随机选取 9 个DEGs进行RT-qPCR分析,结果与RNA-Seq数据趋势一致,证明转录组数据的准确性.[结论]绒毡层细胞持续增殖和内层细胞延迟退化不断挤压小孢子是导致无患子'琦蕊'雄性不育发生的主要原因,物质代谢、细胞分裂、激素水平、花粉发育等相关基因在雄性不育发生过程中发挥重要作用.

[目的]黄酮醇合成酶(FLS)是石竹目植物中多酚类次生代谢的关键酶,为探究FLS基因在藜麦生长发育中的功能,对FLS基因家族进行鉴定和表达分析.[方法]利用生物信息学分析网站,鉴定出CqFLS家族成员,分析其基因结构、蛋白的理化性质、二级结构、三级结构、启动子顺式元件以及系统进化关系等,并通过基因克隆、构建表达载体的方法分析其蛋白表达情况.[结果]共鉴定出 3 个CqFLSs基因,不均匀分布在 2 条染色体上,CqFLSs启动子区域包含水杨酸、脱落酸、茉莉酸甲酯和干旱诱导等元件;CqFLS2.1g发现多处InDel和SNP变异,在ch01 28871893、28871125、28872881 处编码核苷酸删除,且均注释为上游效应,未检测到移码突变;FLS家族系统进化树分析可知,与其他两个基因相比,CqFLS2.1g与CqFLS1.1g、CqFLS3.10g处于不同分支,表达水平也存在差异,CqFLS2.1g可能发生分化;同时,基因表达分析表明,3 个CqFLSs基因在青白 1 号籽粒中整体表达量高于青黑 1 号和贡扎 4 号.对克隆出的CqFLS1.1g用 0.3 mmol/L的IPTG诱导,在 20℃和 37℃的条件下均可成功表达.[结论]CqFLS1.1g 在花的形成以及籽粒发育过程中发挥作用,而CqFLS2.1g则主要参与藜麦籽粒的形成,CqFLS的表达具有组织特异性,在藜麦生长发育过程中发挥重要的作用.

目的 克隆获得丹参SmCYP76S7 基因序列,并对其进行生物信息学和表达特性分析.方法 克隆获得SmCYP76S7的 cDNA 及基因组 DNA 序列,运用生物信息学软件对该基因及其编码蛋白进行结构和理化性质分析.构建融合表达载体pEGAD-SmCYP76S7-eGFP,转化烟草后分析SmCYP76S7 蛋白的亚细胞定位.利用qRT-PCR测定SmCYP76S7 基因在各器官中的表达量,同时分别利用不同光质和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate,MeJA)处理丹参幼苗和丹参毛状根,探究SmCYP76S7基因对光质和MeJA的响应.结果 SmCYP76S7 基因包含 2个外显子和 1 个 1 506 bp的开放阅读框,编码 501 个氨基酸.该基因在根、茎、叶和花中均有表达,其中花中表达量最低.SmCYP76S7 蛋白除定位于内质网外,还分布于多个细胞结构.SmCYP76S7 基因的表达在红光处理和MeJA处理样品中显著上调,是典型的光和MeJA诱导基因.结论 SmCYP76S7 基因是CYP76 家族成员,结合其表达特性和同家族其他成员的催化活性,该蛋白很可能参与丹参酮类成分的生物合成,其具体的生物学作用值得进一步深入挖掘.

人参Panax ginseng为五加科人参属多年生草本植物,其主要活性成分为人参皂苷.在已报道的单体皂苷中,人参皂苷Rg1不仅药用功能广泛、含量丰富,且是《中国药典》中用于鉴定人参品质的主要单体皂苷种类之一.人参皂苷Rg1的生物合成主要催化途径目前已较为明晰,这为解析人参皂苷Rg1的生物合成与调控机制奠定了基础.但是人参皂苷Rg1的合成涉及其他复杂过程,可能还有许多调控基因及催化酶基因,需要进行更加深入、全面的研究.因此,该研究基于前期所得的344份四年生人参根样本的转录组数据库及其对应的人参皂苷Rg1含量表型,利用R语言中的DEseq2分析获得了随人参皂苷Rg,含量变化的217条显著差异表达基因,并在此基础上通过WGCNA获得其中的40条hub基因,进一步利用Pearson相关分析得到其中20条与人参皂苷Rg1含量显著相关的候选基因群,以上基因可注释到初级代谢、次生代谢等多个代谢过程中.随后通过在MeJA诱导的人参不定根中的表达分析,初步验证了其中16条基因响应MeJA诱导对人参皂苷Rg1生物合成的影响.最后从16条基因中随机抽取1条,通过遗传转化和荧光定量的方法进一步验证基因的功能,并确认该研究方法的合理性.以上所得结果将为人参皂苷Rg1的合成调控机制深入研究奠定基础,并为人参皂苷Rg1的工厂化生产提供基因资源.

[目的]WRKY是植物特异性转录因子家族之一,参与植物多种生命活动,但在草莓中鲜见WRKY70相关报道.深入解析WRKY70同源基因在草莓响应胁迫过程中的作用,加快分子育种技术应用,培育新草莓种质资源.[方法]用同源克隆法从'红颜'草莓果实中克隆得到FaWRKY70基因,用生物信息学分析其保守结构域、理化性质、蛋白质结构及进化关系等,并结合qRT-PCR数据进行表达模式分析.[结果]FaWRKY70基因全长1 020 bp,编码339个氨基酸;同源基因比对发现,FaWRKY70与苹果、牡丹等同科物种氨基酸序列相似度较高,且同源基因多与植物对生物、非生物胁迫响应相关,暗示FaWRKY70可能参与草莓抵御胁迫的过程;FaWRKY70在草莓不同器官中均有表达,且差异显著,在花中表达量最高,在果实中最低;水杨酸处理后,FaWRKY70基因快速响应,表达量在3 h后达到最高,随后逐渐降低;茉莉酸甲酯处理后FaWRKY70基因受诱导响应程度小,整体呈下调趋势.[结论]FaWRKY70能通过不同响应方式参与草莓生命活动及激素信号转导过程.

Trihelix转录因子的功能使其在许多非生物逆境胁迫中都具有重要作用,尤其表现为参与低温、干旱、洪涝、盐碱、脱落酸、茉莉酸甲酯等众多非生物胁迫的信号途径.然而目前对人参Trihelix基因家族的研究还较少.该研究从人参基因组数据库中鉴定筛选出41个Trihelix基因家族成员,使用生物信息学方法分析家族成员理化性质、顺式作用元件、亚细胞定位、染色体定位与非生物胁迫诱导的表达模式.结果表明人参Trihelix家族成员85％定位于细胞核中,Trihelix蛋白二级结构以无规则卷曲和a螺旋为主.在Trihelix的启动子区域鉴定出了与低温、激素响应、生长发育等多种非生物胁迫相关的顺式作用调节元件.通过对模式植物拟南芥和人参进行种间的Trihelix转录因子共线性分析发现人参与拟南芥之间共有共线性基因对19个,仅3、6、12号染色体不存在共线性基因对.qRT-PCR分析结果表明基因GWHGBEIJ010320.1在低温胁迫下表达量显著上调,显著响应低温胁迫.该研究为今后探讨人参Trihelix转录因子在人参非生物胁迫以及人参生长发育过程中的功能奠定了基础.

为探究七叶一枝花的种子萌发生理机制,该文从种胚形态上对七叶一枝花种子萌发过程的时期进行了划分,并分析了不同时期种子内源激素含量及相关酶活性的变化规律.结果表明:(1)根据种胚形态可将种子萌发过程细分为 8 个时期,即种胚未萌动时期(S1 期)、心形胚时期(S2 期)、种胚膨大时期(S3 期)、胚根未突破种皮时期(S4 期)、子叶柄伸长和胚根突破种皮时期(S5 期)、下胚轴突破种皮时期(S6 期)、上胚轴伸长时期(S7 期)、胚根伸长时期(S8 期).(2)不同萌发时期种子的α-淀粉酶活性均明显高于β-淀粉酶.(3)超氧化物歧化酶(SOD)活性在S5 期最高,S1 期最低;过氧化物酶(POD)和过氧化氢酶(CAT)活性随种子萌发进程总体呈上升趋势,可溶性蛋白含量随种子萌发进程先下降后升高.(4)吲哚乙酸(IAA)、赤霉素(GA3)、脱落酸(ABA)和水杨酸(SA)含量随种子萌发进程整体呈下降趋势;1-氨基环丙烷羧酸(ACC)、茉莉酸(JA)、油菜素内酯(BRs)随种子萌发进程整体呈上升趋势;细胞分裂素类(CTKs)含量无显著变化;IAA/ABA和GA3/ABA随种子萌发进程呈先下降后上升趋势,而 CTKs/ABA 则不断升高.(5)ABA、IAA、GA3含量与胚率呈负相关,而ACC、JA、BRs、POD、CAT、β-淀粉酶活性与胚率呈正相关.综上认为,七叶一枝花在不同时期种子内源激素含量及相关酶活性各不相同,其中α-淀粉酶活性、POD活性可能与种胚胚根伸长有关,GA3可能影响种胚形成,而ABA则可能抑制种胚的生长发育.