太子参谷胱甘肽-S-转移酶基因家族生物信息学及表达分析

GSTs (glutathione-S-transferases)是一个普遍存在于植物体内,多基因家族编码的多功能蛋白酶。为研究GSTs基因家族在太子参中对其生长发育以及活性成分合成调控的潜在功能,该文基于隐马尔可夫模型在太子参中鉴定到30个谷胱甘肽-S-转移酶(PhGSTs)的基因家族成员。结果表明:30个PhGSTs基因同时具有高度保守的N-端结构域和复杂多变的C-端结构域,分属于6个亚家族,有10个motif区,其中motif1、motif 2、motif 3同属于所有家族,motif 4仅属于Tua亚家族。PhGST蛋白质三级结构有明显的相似之处,N端主要由3个α螺旋和4个β折叠构成βαβαββα结构域,C端均由α螺旋构成,不同亚家族的C端α螺旋数目及组合方式各不相同,但始终维持相似的三维结构。PhGST基因在太子参植物中具有不同的组织表达特异性,PhGSTU1、PhGSTU8、PhGSTU9等在太子参块根中优势表达,PhGSTF2在茎和叶中优势表达。水分胁迫处理后有4个基因积极响应干旱胁迫,PhGSTZ1的响应最为明显;同时也有PhGSTU8、PhEFB1γ3等4个基因随土壤含水量增加呈上调表达。该文鉴定出30个PhGST基因,并分析了其在太子参中的表达模式,为PhGSTs基因家族在太子参活性成分的合成调控及逆境响应等生理过程中的功能研究奠定理论基础。     

外源PBZ和GA3对太子参发育过程内源IAA积累及其相关基因表达的影响

探明外源PBZ对IAA生物合成的相关基因YUCCA和GH3表达模式的影响,为太子参栽培提供理论参考。以太子参为实验材料,采用酶联免疫吸附测定法和实时荧光定量PCR技术对外源PBZ和GA3处理条件下太子参块根内源IAA的含量及其相关基因的转录表达水平的动态变化进行研究。结果显示,PBZ处理后太子参中内源IAA的含量在第1次处理后10、20和30d均高于对照组,随后则低于对照组;经GA3处理后,除20 d外,其他时期内源IAA含量较对照组高。另外,内源IAA生物合成相关基因在外源PBZ和GA3处理后第50天时块根中的相应情况显示,GH3(Unigene37777)受外源PBZ的诱导而表达量上调,GH3(Unigene43146)和GH3(Unigene43412)的表达却受到抑制,但这3个基因均受外源GA3诱导;YUCCA(Unigene49937)对外源PBZ和GA3处理呈现相反的表现形式,受PBZ诱导,而受GA3抑制。PBZ和GA3对太子参发育过程中内源IAA的积累表现为诱导,同时对合成相关基因的表达也具有不同程度的响应作用。     

全国栽培太子参生态适宜性区划分析

采用Arc GIS地理信息系统软件的空间分析方法和SPSS统计软件的统计分析方法,分析了全国太子参潜在适宜种植地理分布、适宜生境及化学成分与环境因子的相关性。结果显示:采用聚类分析从46个样地中筛选出34个多糖含量较高的样地。所建模型经ROC曲线验证,预测效果非常好(AUC0.9)。最干月降水量(贡献率68.4%)、土壤类型(9.7%)、最暖季平均温(6.0%)、等温性(4.0%)是影响太子参种植分布最重要的环境因子,其最适宜生境范围为:最干月降水量20—60mm;最暖季平均温21.5—30.5℃;等温性18%—35%;土壤类型为不饱和薄层土、饱和粘磬土中的黄棕壤、黄壤、黄红壤。相关性分析显示,多糖和生境适宜度均与最湿季降水量、最暖季降水量、最暖季平均温、最干月降水量及年平均气温无显著相关性。太子参最适宜区主要分布在长江中下游区域,主要有贵州中部,重庆与湖南、湖北接壤处,河南南部,安徽西部,江苏中部,福建东北部以及浙江北部和东南部区域。因此,明确全国太子参潜在的适宜种植区可为太子参种植基地的选取和合理布局提供参考。