在柴胡（Bupleurum chinense DC.）中，对HMGR基因家族进行全基因组鉴定和表达谱分析

《BMC Plant Biology》：Genome-wide identification and expression profiling of the HMGR gene family in Bupleurum chinense DC.

　　

摘要

背景

Bupleurum chinense DC. 是一种常用的药用植物，其主要生物活性化合物是柴胡皂苷（SSs），这些化合物对其治疗效果有显著影响。3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMGR）是甲羟戊酸（MVA）途径中的第一个限速酶，为柴胡皂苷的生物合成提供前体。由于缺乏对 B. chinense 中 HMGR 基因家族的研究，人们对柴胡皂苷生物合成机制的理解仍然有限。本研究对 BcHMGR 基因家族进行了全基因组分析，包括系统发育和基因结构分析、cis 元素预测、不同组织中的定量实时PCR（qRT-PCR）检测以及植物激素处理后的高效液相色谱（HPLC）分析，并探讨了 BcHMGR 表达与柴胡皂苷生物合成之间的潜在关系。

结果

四个 Bupleurum chinense HMGR 基因（BcHMGRs）被分为两个亚家族，分布在两条染色体上，似乎是通过片段复制扩增而来的。BcHMGR 蛋白可能具有高度保守的催化结构域，其启动子含有响应胁迫和激素的 cis 元素。植物激素处理以基因型依赖的方式调节了 BcHMGR 的表达，并影响了柴胡皂苷的积累。在大多数基因型中，BcHMGR1、BcHMGR3 和 BcHMGR4 的表达主要发生在根部。这种模式与柴胡皂苷的积累部位一致，表明两者可能存在关联。特别是，在外源激素处理后，BcHMGR3 和 BcHMGR4 的相对表达水平显著增加。这些结果表明它们可能是参与柴胡皂苷生物合成的候选基因，尽管它们的具体功能仍需进一步验证。

结论

这些发现为未来对 B. chinense 中柴胡皂苷生物合成的功能研究提供了候选基因，并为未来的代谢工程和人工调控柴胡皂苷生物合成提供了理论基础。