农业生物技术学报

作者：刘阿克, 卢俊洁, 刘林涛, 牛天增, 刘江天, 宋慧芳, 王茜

单位：长治学院 生命科学系,长治 046011

关键词：苦参,查尔酮合酶(CHS),比较基因组学,黄酮,共表达网络,

基金：山西省基础研究计划(自由探索类)青年科学研究项目(20210302124145); 山西省回国留学人员科研资助项目(2021-153); 山西省1331工程优势特色学科建设计划(1331KSC)

苦参(Sophora flavescens)根部富含黄酮类次生代谢物。查尔酮合酶(chalcone synthase, CHS)是类黄酮生物合成途径的第1个限速酶,其特性和活性直接影响次生代谢产物的合成和积累。为了解析苦参CHS基因家族的系统发育关系及其表达谱,以揭示其在苦参黄酮生物合成中的作用,本研究利用生物信息学方法鉴定了苦参21个CHS家族成员,基因重复事件是该家族扩增的主要原因,苦参CHS基因重复后经历了纯化选择作用。系统发育分析将苦参CHS基因分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ组。家族成员在进化上并不保守,但是在同一分组中的成员在基因结构和基序分布上较为相似。SfCHS04启动子区域含有的响应抗逆性类元件数量最多。通过转录组分析苦参CHS基因在不同组织(根, 茎, 叶和花)中的表达发现,苦参CHS基因普遍在花中特异性表达。基于苦参豆荚发育转录组和代谢组的共表达网络分析发现,SfCHS04和SfCHS20处于网络的中心,参与调控的主要转录因子包括ERF、MYB、WRKY和NAC等家族成员,对于苦参豆荚的发育和黄酮成分的积累具有重要作用。SfCHS基因的qPCR定量结果表明,不同的SfCHS基因在根发育和不同生长年限的多个组织中表达存在显著差异。本研究阐明了苦参CHS基因的系统发育和表达谱特征,为深入理解黄酮类化合物的生物合成机制以及分子育种手段提高苦参药用价值提供了参考信息。

来源：2025年第5期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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