Grona styracifolia 中差异表达基因 GsC3H30 的功能分析

《Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC)》：Functional analysis of the differentially expressed gene GsC3H30 in Grona styracifolia

Grona styracifolia的GsC3H30基因调控黄酮类和木质素合成，影响植物形态，通过转入拟南芥验证其核定位和转录抑制活性，发现其通过调节代谢相关基因改变次生代谢物积累，为新品种培育提供理论支持。

　　

摘要

Grona styracifolia是一种具有显著药用价值的草本植物，含有多种生物活性成分，尤其是黄酮类化合物。“Guangyaoda No. 1”是Grona styracifolia的一个新品种。其直立的生长特性有利于田间收割，并减少了农业用地的面积。本研究旨在探讨GsC3H30基因在Grona styracifolia中黄酮类化合物和木质素生物合成中的作用，并分析其对“Guangyaoda No. 1”独特植株形态的影响。研究中利用生物信息学工具对GsC3H30进行了序列和结构分析，通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）技术分析了Grona styracifolia中GsC3H30的表达模式。将GsC3H30基因通过克隆和载体构建技术转移到Arabidopsis thaliana中进行功能验证。此外，还进行了亚细胞定位实验和转录活性分析，以及转基因Arabidopsis thaliana中黄酮类化合物和木质素合成基因的表达及总含量的分析。研究发现，GsC3H30在不同Grona styracifolia品种中具有组织特异性表达模式。GsC3H30蛋白主要位于细胞核中，并具有转录抑制活性。转基因Arabidopsis thaliana的茎和叶的表型与野生型Arabidopsis thaliana不同。转基因Arabidopsis thaliana中关键黄酮类化合物合成基因的表达水平显著增加，而与木质素合成相关的基因表达水平降低。转基因Arabidopsis thaliana的总黄酮含量显著高于野生型，而木质素含量相对较低。研究表明，GsC3H30基因通过调节木质素和黄酮类化合物合成基因的表达，影响次生代谢物的积累，从而改变了Arabidopsis thaliana的表型。这为理解“Guangyaoda No. 1”独特植株形态的分子机制提供了新的视角，并为培育具有优良生长特性和高生物活性成分含量的新品种提供了理论基础。