短小蛇根草(Ophiorrhiza pumila),隶属茜草科(Rubiaceae)蛇根草属(Ophiorrhiza),是一种多年生双子叶草本植物,全草含抗癌药物喜树碱(camptothecin,CPT)及其衍生物。喜树碱衍生类药物目前广泛应用于癌症临床治疗,但药源的短缺成为研发和应用喜树碱类化合物的巨大瓶颈。而植物次生代谢工程的发展为解决药源短缺,提高药用成分含量提供了一个很好的解决方案。本研究通过对短小蛇根草无菌苗根,非转基因毛状根进行转录组测序,并对测序结果进行分析,挖掘参与调控喜树碱生物合成的相关基因并进行功能的初步研究。通过短小蛇根草转录组数据注释,共获得了6个Op JAZs基因家族的成员,对转录组数据进行RPKM值的显著性差异分析发现,6条Op JAZs中,有4条JAZ基因出现了显著性差异。通过进一步研究短小蛇根草毛状根在摇瓶培养中不同时期JAZ基因的表达水平与喜树碱含量的变化之间的关联,利用Person检验计算出相关系数r,发现OpJAZ3和OpJAZ4可能影响了喜树碱的代谢调控。后续构建了OpJAZ3及OpJAZ4的过表达载体,并通过遗传转化的方式获得了短小蛇根草转基因毛状根株系。对转基因毛状根的分析表明,过表达OpJAZ3对于喜树碱总含量没有明显影响,但是促进喜树碱的外排;并且过表达OpJAZ3后,对于CPT合成途径的中间产物:马钱子苷和色胺的含量产生了明显影响,过表达OpJAZ3基因后,马钱子苷的含量上升,而色胺含量出现下降的现象。而通过对CPT合成途径中关键酶基因的检测结果发现,关键酶基因出现了不同程度的变化,推测OpJAZ3可能对多个转录因子产生影响,而这些转录因子对于CPT合成途径产生了不同的影响。而过表达OpJAZ4对于喜树碱的合成有一定的促进作用,同时能明显促进喜树碱的外排;而且在OpJAZ4过表达株系中,马钱子苷的含量明显上调,而色胺含量出现明显的下调的情况。同时对CPT合成途径的关键酶基因的表达情况进行检测,结果表明,马钱子苷合成途径中部分酶出现明显下调的情况,这可能是由于马钱子苷的积累导致的反馈抑制;而色胺合成途径的关键酶均出现了明显的下调的情况。目前,在大量文献中都有报道,JAZ能够与MYC2基因发生相互作用,在转基因株系中检测Op MYC2-LIKE1基因发现,该基因表达量明显下调,同时Op JAZs与Op MYC2-LIKE1酵母双杂实验结果也表明OpJAZ3和OpJAZ4能够与Op MYC2-LIKE1发生相互作用,这表明Op MYC2-LIKE1是OpJAZ3和OpJAZ4的下游靶标基因之一。