紫草科植物,如新疆紫草（Arnebia euchroma）和硬紫草（Lithospermum erythrorhizon）,是我国传统中草药植物,紫草宁及其衍生物（紫草素）是从紫草红根中分离出来的萘醌类化合物,具有广泛的抗肿瘤活性、抑菌作用与消除炎症等功效。紫草素的合成通路主要由甲羟戊酸途径与苯丙素途径构成,基于长久以来对这两个途径中催化酶的研究,通路中大部分节点已较为明确。近期又有一些工作的发表,使得其生物合成通路越来越清晰。涉及次生代谢物质的研究,除关注生物合成过程外,还要考虑合成过程中中间产物及最终产物的积累与转运。鉴于ABC转运蛋白在许多研究中表明参与物质转运有关,基于全基因组测序数据从紫草科植物中鉴定ABC转运蛋白家族成员具有重要科学意义。而且本课题组前期工作中通过酵母异源功能互补系统鉴定到一个可能参与紫草宁外向运输的ABC转运蛋白,但其关键功能结构域还需进一步阐明。本研究以本课题组已测序得到的硬紫草和车前叶蓝蓟基因组为生物信息学分析数据,以诱导产生的硬紫草愈伤组织细胞为主要实验材料,鉴定了硬紫草和车前叶蓝蓟中的ABC转运蛋白家族成员及重要亚家族成员的表达模式,并进一步对紫草宁合成过程中高表达的Le MDR3转运蛋白基因进行研究,通过酵母异源表达系统阐明其关键功能结构域。同时,利用硬紫草愈伤组织细胞的转录组测序-mi RNA组测序-降解组测序联合分析,找寻可能靶向调控硬紫草ABC转运蛋白基因的mi RNAs,为后续研究提供思路和依据。主要研究结果如下:（1）以拟南芥ABC转运蛋白基因为靶序列,从硬紫草基因组中比对到126条同源序列,从车前叶蓝蓟基因组中比对到118条同源序列,保守结构域分析表明,筛选出的候选基因是ABC转运蛋白基因,并对这些基因成员的基本信息进行了表征。鉴于全分子ABC转运蛋白在物质运输中的功能,将硬紫草MDR、MRP与PDR类转运蛋白基因做了进一步分析,包括各亚家族成员的理化性质、基因结构以及氨基酸序列的保守motif等。（2）在课题组前期的工作中,用酵母异源表达系统筛选到一个可能参与紫草宁转运的ABC转运蛋白基因Le MDR3。由于MDR类转运蛋白在许多研究中证实参与植物次生代谢产物的运输,因此对硬紫草MDR类转运蛋白的14个成员进行了表达模式分析。结果表明,Le MDR3在紫草宁产生过程中显著高表达。通过Le MDR3蛋白序列结构分析,采用点突变技术鉴定了其关键的功能域,进一步说明了Le MDR3可能在紫草宁外排过程中起重要作用。（3）为后续深入分析紫草ABC转运蛋白基因的表达调控机制,本文通过转录组测序-mi RNA测序-降解组测序联合分析的方法,挖掘到可能靶向硬紫草ABC转运蛋白基因的7个mi RNA,其中mi R399a可能靶向Le MDR1,mi R169i可能靶向Le MRP1,mi R2603可能靶向Le PDR9。本研究结果为深入探讨紫草科植物次生代谢产物合成过程中的中间产物及最终次生代谢产物的转运和后续深入分析ABC转运蛋白基因的表达调控机制提供了重要的参考依据。