在紫锥菊（Echinacea purpurea）中建立基因表达和沉默检测方法

《Journal of Insect Physiology》：Establishment of gene expression and silencing assays in Echinacea purpurea

紫锥菊基因表达与沉默系统建立及功能验证，通过农杆菌瞬时表达、根癌农杆菌CDB系统及TRV病毒沉默技术，优化参数后成功表达和抑制关键合成基因，显著调控紫锥菊酸积累，为功能研究提供工具。

　　

Jianbin Yu|Congyu Wang|Qiao Yang|Zhenpeng Huang|Miaoxin Li|Lijing Gong|Yanqun Li|Mei Bai|Hong Wu|Xiangxiu Liang

华南农业大学生命科学学院药用植物研究中心，广州，510642，中国

摘要

紫锥菊（E. purpurea）是一种属于菊科的多年生草本植物和园艺植物。它是一种易于栽培的植物，以其药用价值（如菊苣酸）和高观赏性而闻名。然而，关于其次生代谢产物的合成和调控机制的信息仍然有限。因此，为了推进对E. purpurea的研究，本研究旨在建立该植物的基因表达和沉默系统。首先，在E. purpurea的叶片中开发了一种由农杆菌介导的瞬时基因表达系统。经过优化后，发现将EHA105菌株注射到新长出的第四片叶片中并维持4天可以获得最佳的表达效果。随后，改进了一种先前报道的切割-浸渍-发芽（CDB）系统，建立了一种基于根癌农杆菌的基因表达系统。通过用根癌农杆菌感染根部，我们在30天后检测到了目标基因的有效表达。利用这一系统，我们成功表达了参与菊苣酸合成的关键基因EpHTT，并显著增加了菊苣酸的积累量。通过表达针对EpHTT的双链RNA，我们成功沉默了EpHTT的表达，从而减少了菊苣酸的积累。我们进一步研究了基于原生质体的瞬时基因表达系统，探讨了酶浓度和渗透压等关键参数，并成功在原生质体中实现了目标基因的瞬时表达。最后，建立了一种由烟草皱缩病毒（TRV）介导的E. purpurea基因沉默系统，并确定EpCHLH为最佳的沉默指标基因，在15天大的幼苗中观察到了最佳的沉默效果。通过沉默参与菊苣酸合成途径的基因（如EpHCT、EpHTT和EpCAS），成功减少了菊苣酸的积累。总之，本研究成功建立了多种E. purpurea的基因表达和沉默系统，为进一步的功能研究提供了宝贵的工具箱。