【摘 要】
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甲羟戊酸焦磷酸脱羧酶（mevalonate diphosphate decarboxylase,MDD）是刺五加萜类合成途径中的关键酶,该酶在植物次生代谢的上游调控中发挥着重要作用。使用重亚硫酸盐测序法对MDD基因进行甲基化分析,之后对MDD基因启动子不同DNA甲基化类型的刺五加进行转录组测序,明确DNA甲基化对基因表达和皂苷合成的影响。同时对包括刺五加在内的桔梗类植物MDD进行了基因家族与适应性
【基金项目】
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国家自然科学基金“关键酶基因启动子和编码区甲基化对刺五加皂苷含量的作用机制（31570683）”； 河北省自然科学基金“刺五加MDD基因DNA甲基化对皂苷含量的作用机制,河北省教育厅重点科研项目（ZD2019075）”；
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甲羟戊酸焦磷酸脱羧酶（mevalonate diphosphate decarboxylase,MDD）是刺五加萜类合成途径中的关键酶,该酶在植物次生代谢的上游调控中发挥着重要作用。使用重亚硫酸盐测序法对MDD基因进行甲基化分析,之后对MDD基因启动子不同DNA甲基化类型的刺五加进行转录组测序,明确DNA甲基化对基因表达和皂苷合成的影响。同时对包括刺五加在内的桔梗类植物MDD进行了基因家族与适应性进化分析。结果表明,刺五加MDD启动子中共存在2个Cp G岛,28个甲基化位点,3种DNA甲基化类型,甲基化比率分别为:0.68%、0.72%和0.79%,依次命名为:Type A、Type B和Type C。转录组测序的结果表明刺五加MDD基因的表达量在甲基化类型Type A中显著上调（P＜0.05）。刺五加的皂苷含量与刺五加MDD启动子的DNA甲基化比例间呈显著的负相关关系（P＜0.05）。对3种DNA甲基化比例样本间的差异表达转录因子筛选的结果表明,共有4种转录因子ERF、LBD、C2H2、GRAS能与刺五加MDD启动子中4个存在DNA甲基化的Cp G位点结合。蛋白质互作分析表明,刺五加MDD与萜类合成途径的其它关键酶可产生相互的影响。此外还发现刺五加MDD启动子的DNA甲基化主要受DNA甲基转移酶的调控。桔梗类植物的MDD基因经过纯化选择,表现出高度的保守性。此外,MDD受到环境因素及植物激素的显著影响,尤其是寒冷与茉莉酸甲酯的影响最为显著。研究结果为明确MDD基因调控刺五加皂苷的合成机制及其他药用植物中功能基因对次生代谢的调控机理提供了理论和技术基础。图38幅;表20个;参110篇。
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