农业生物技术学报

作者：潘航, 穆德会, 杨嘉, 谭艾娟, 马炳南, 许国菊, 杨立航, 强玮

单位：贵州大学 生命科学学院/农业生物工程研究院,山地植物资源保护与种质创新教育部重点实验室,贵阳 550025

关键词：WRKY转录因子,颠茄,托品烷生物碱(TAs),病毒诱导的基因沉默(VIGS),超表达,

基金：国家自然科学基金(32200225); 贵州省省级科技计划项目(黔科合基础-ZK [2022]一般096); 贵州大学培育项目(贵大培育[2019]51号); 贵州大学引进人才科研项目(贵大人基合字[2017]58); 贵州省中药材现代产业技术体系建设项目(GZCYTX-02); 大学生创新创业训练计划项目(gzusc2023112)

颠茄(Atropa belladonna)是《中国药典》收录的托品烷生物碱(tropane alkaloids, TAs)商业药源植物,WRKY转录因子可能调控TAs的生物合成。本研究对颠茄中WRKY转录因子基因家族进行了组织表达、系统进化和诱导表达分析,筛选出正调控TAs生物合成的基因AbWRKY1,并鉴定了其功能。AbWRKY1具有和TAs合成途径基因相同的组织和诱导表达特征,特异性地在颠茄不定根中表达,并且受到钙通道抑制剂维拉帕米(verapamil)的诱导。AbWRKY1和其他物种具有次生代谢调控功能的WRKY聚在同一簇。AbWRKY1蛋白包含326个氨基酸,定位于细胞核。酵母单杂交显示,AbWRKY1能够和莨菪碱6β-羟化酶(hyoscyamine 6β-hydroxylase, H6H)基因启动子上W-box富集区发生相互作用。在颠茄中通过病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术抑制AbWRKY1表达使东莨菪碱和莨菪碱含量分别降低了44.91%和79.33%。超表达AbWRKY1显著提高了颠茄发根中东莨菪碱、山莨菪碱和莨菪碱3种药用TAs的含量,同时上调了4个TAs合成途径基因腐胺N-甲基转移酶(putrescine N-methyltransferase, PMT)、托品酮还原酶Ⅰ(tropinone reductaseⅠ, TRⅠ)、莨菪碱脱氢酶(hyoscyamine dehydrogenase, HDH)和H6H的表达量。本研究为阐明TAs生物合成的转录调控和颠茄分子育种提供了理论基础。

来源：2025年第2期

《农业生物技术学报》期刊编辑部

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