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山豆根（Sophora tonkinensis Gagnep）在抗炎止痛方面应用广泛，其主要活性成分是生物碱和黄酮类化合物。为探究山豆根 NAC 转录因子基因家族（StNAC）的功能，研究人员进行全基因组分析。结果鉴定出 85 个StNAC基因，发现其与生物碱和黄酮类化合物水平相关。这为研究NAC基因功能及代谢调控提供依据。
在植物的奇妙世界里，每一种植物都像是一座蕴含着无数奥秘的宝藏库，山豆根（
Sophora tonkinensis Gagnep）便是其中之一。山豆根长期以来被用于抗炎止痛，其蕴含的生物碱和黄酮类化合物是发挥药效的关键。然而，这些化合物的合成调控机制却如同被一层神秘的面纱所笼罩，让人难以窥探其中的奥秘。
在植物的生长发育过程中，转录因子起着至关重要的作用，它们就像是基因表达的指挥官，能够调控各种生理过程。NAC 转录因子家族作为植物特有的一大类转录因子，在植物的生长、发育、应对外界压力以及次生代谢等方面都扮演着关键角色。在其他植物中，已有研究揭示了 NAC 转录因子对生物碱和黄酮类化合物合成的调控作用，但在山豆根中，NAC 基因家族的特征及功能却鲜为人知，这就像是植物科学研究领域中的一块空白区域，亟待科研人员去填补。
为了揭开山豆根 NAC 转录因子基因家族（StNAC）的神秘面纱，广西药用植物园、广西中医药大学等单位的研究人员踏上了探索之旅。他们开展了一项全面深入的研究，旨在解析StNAC基因家族的特征、表达模式及其与生物碱和黄酮类化合物合成的关系。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，通过隐马尔可夫模型（HMM）和 BLASTP 搜索，从山豆根基因组数据库中筛选出潜在的StNAC基因序列。接着，利用生物信息学工具对这些基因进行多方面分析，如通过 ExPASy 分析基因的理化性质，运用 MAFFT 进行多序列比对构建系统发育树，借助 DeepTMHMM 预测跨膜结构域等。同时，通过提取不同组织的 RNA，进行 RNA 测序（RNA-seq）和实时荧光定量聚合酶链式反应（qRT-PCR）来分析基因表达情况，并采用高效液相色谱（HPLC）检测代谢物含量 。
研究结果丰富且意义重大。在基因鉴定与特征分析方面，研究人员成功从山豆根基因组中鉴定出 85 个StNAC基因，这些基因编码的蛋白质长度、分子量、等电点等理化性质各不相同，暗示其功能的多样性。亚细胞定位预测显示，大多数StNAC蛋白定位于细胞核，部分分布在细胞质、叶绿体等其他亚细胞结构中，预示着它们在不同细胞区域可能发挥特定功能。
从基因结构和进化角度来看，StNAC基因的内含子数量在 1 - 7 之间变化，多数基因含有 2 - 3 个内含子。系统发育分析表明，StNAC蛋白可分为 15 个亚组，与拟南芥（Arabidopsis thaliana）的 NAC 蛋白具有同源性，这为推测StNAC基因的功能提供了线索。基因复制分析发现，片段复制是StNAC基因家族扩增的主要驱动力，并且复制后的基因在进化过程中受到强烈的纯化选择。
在基因表达调控研究中，顺式作用元件分析发现，StNAC基因启动子区域富含与植物激素响应、应激反应、光响应以及植物生长发育相关的元件。不同组织的基因表达谱分析显示，StNAC基因在根、茎、叶、种子等组织中的表达存在显著差异，部分基因呈现出组织特异性表达模式，例如StNAC29和StNAC33在种子中高表达，StNAC35等在根中高表达 。
最为关键的是，相关性分析揭示了 8 个StNAC基因与生物碱（苦参碱、氧化苦参碱）和黄酮类化合物（染料木苷、染料木素、三叶豆紫檀苷）含量显著相关。qRT-PCR 验证结果与 RNA-seq 数据基本相符，但部分基因在两种检测方法中的表达趋势存在差异，这可能是由于实验方法和生物样本差异等多种因素导致。
综合研究结论和讨论部分，此次研究系统地鉴定和分析了山豆根中的StNAC基因家族，为深入了解该基因家族在山豆根生长发育和次生代谢调控中的作用奠定了坚实基础。研究发现的与生物碱和黄酮类化合物合成相关的StNAC基因，为进一步探究山豆根活性成分的生物合成机制提供了重要线索，有望为通过基因工程手段提高山豆根中有效成分含量提供理论依据，对推动山豆根的药用价值开发和植物次生代谢研究具有重要意义。同时，研究中发现的基因表达差异及调控机制，也为理解植物应对环境变化和自身发育需求的分子机制提供了新的视角 。
