基于新疆紫草轉(zhuǎn)錄組的對羥基苯甲酸香葉基轉(zhuǎn)移酶（PGT）

劉談 呂朝耕 王升 楊婉珍 郭蘭萍

[摘要]對羥基苯甲酸香葉基轉(zhuǎn)移酶（PGT）在紫草素類化合物的生物合成途徑中起重要作用。該文主要通過生物信息學(xué)的方法從新疆紫草轉(zhuǎn)錄組中獲得6個PGT基因，并預(yù)測其編碼蛋白的理化性質(zhì)，進行相關(guān)基因的表達分析。結(jié)構(gòu)域預(yù)測結(jié)果顯示，6個PGT蛋白序列均包含UbiA異戊烯基轉(zhuǎn)移酶家族保守結(jié)構(gòu)域及異戊烯焦磷酸結(jié)合位點NDxxDxxxD和可能的芳環(huán)的結(jié)合位點GX（K/Y）ST AL；系統(tǒng)進化樹分析顯示PGT與同源的對羥基苯甲酸多異戊烯轉(zhuǎn)移酶（PPT）屬于2個不同的進化枝；基因表達分析表明在紫草素類化合物產(chǎn)量較高的新疆紫草紅色高產(chǎn)系懸浮細胞及植株的地下部分，其PGT基因的表達量明顯高于白色低產(chǎn)系及植株的地上部分，說明新疆紫草PGT基因的表達量與紫草素類化合物的合成呈正相關(guān)。該研究為進一步了解對羥基苯甲酸香葉基轉(zhuǎn)移酶（PGT）的功能及特性奠定了基礎(chǔ)，并為紫草素類化合物生物合成及代謝調(diào)控提供依據(jù)。

[關(guān)鍵詞]新疆紫草；對羥基苯甲酸香葉基轉(zhuǎn)移酶；生物信息學(xué)分析；實時熒光定量

[Abstract]The phydroxybenzoate geranyltransferases（PGT） play an important role in the biosynthesis pathways of shikonin derivatives Six PGTs were obtained from transcriptome datebase of Arnebia euchroma by using bioinformatics methods and the proteins'physiochemical properties they encoded were predicted The result of protein domain prediction showed all of the six protein sequences contained the conserved domain of Ubia prenyltransferase family and possessed the motif NDxxDxxxD for prenyldiphosphate binding and a GX（K/Y）STAL sequence for putative aromatic ring binding The phylogenetic tree showed that PGT and phydroxybenzoate polyprenyltransferase（PPT） belonged to two different clades The results of gene expression analyses showed that the expression levels in the red shikoninproficient line and the overground part of A euchroma that could produce shikonin derivatives was much higher than the white shikonindeficient line and the underground part， which suggested a positive correlation between the expression levels of PGT genes and shikonin production This study aims to lay a foudation for further understanding of the function and enzymatic properties of PGT and provide a basis for the biosynthesis pathways and metabolic regulation of shikonin derivatives

[Key words]Arnebia euchroma； phydroxybenzoate geranyl transferase gene； bioinformatics analysis； Realtime PCR

doi：10.4268/cjcmm20160809

紫草素及其衍生物是紫草科植物的重要次生代謝產(chǎn)物，屬于萘醌類化合物，同時也是傳統(tǒng)中藥紫草的有效成分。該類化合物主要來源于紫草科紫草屬紫草Lithospermum erythrorhizon Siebet Zucc、滇紫草屬滇紫草Onosma paniculatum Bur et Fr、假紫草屬新疆紫草Arnebia euchroma （Royle） Johnst和內(nèi)蒙古紫草A. guttata Bunge，具有抗炎[12]、抗氧化[3]、抗腫瘤[46]、保護肝臟[7]及抑制DNA拓撲異構(gòu)酶[8]等生物學(xué)活性。以紫草素為主要成分的用于治療燒、燙傷藥紫草油劑及軟膏劑已在我國、日本、歐洲用于臨床，作為抗腫瘤藥也已進入臨床研究[9]。除具有重要的藥用價值外，紫草素類化合物還是良好的天然色素，已廣泛用于化妝品、食品和印染工業(yè)中。

通常認為，紫草素類化合物是通過苯丙氨酸（phenylpropanoid，PP）途徑甲羥戊酸（mevalonate，MVA）途徑/去氧木酮糖還原（2CmethylDerythritol4phosphate，MEP）途徑的復(fù)合途徑而合成（圖1）。在對羥基苯甲酸香葉基轉(zhuǎn)移酶（phydroxybenzoate geranyltransferase，PGT）的作用下，MVA/MEP途徑形成的焦磷酸香葉酯（geranyl pyrophosphate，GPP）的香葉烯基轉(zhuǎn)移到來自PP途徑代謝產(chǎn)物對羥基苯甲酸（phydroxybenzoate acid，PHB）上，形成香葉基對羥基苯甲酸（3geranyl4hydroxybenzoic acid，GHB），該化合物是生成紫草素及其衍生物的前幾步反應(yīng)中的重要前提[10]。然而，迄今為止，已報道的PGT基因僅有3個，即Yazaki[11]與Singh[12]等先后從硬紫草及新疆紫草中分離得到的LePGT1，LePGT2，AePGT。三者的異戊烯基供體底物均只有1種，即GPP，且都有2個明顯的親水環(huán)NDxxDxxxD和GX（K/Y） ST AL，前者為異戊烯焦磷酸結(jié)合位點，后者為可能的芳環(huán)結(jié)合位點[13]。此外，研究發(fā)現(xiàn)暗培養(yǎng)、寡糖和茉莉酸甲酯能同時增加培養(yǎng)基中紫草細胞PGT基因表達、PGT的酶活性以及紫草素類化合物的形成，而光照、銨離子和2，4D卻起相反的作用，這充分證明了PGT基因的表達與紫草素類化合物的合成直接相關(guān)。為此，充分挖掘及克隆對羥基苯甲酸香葉基轉(zhuǎn)移酶（PGT）基因，進行外源表達以及構(gòu)建工程微生物，可為紫草素類化合物的合成提供全新的方法。本實驗以新疆紫草轉(zhuǎn)錄組為材料所構(gòu)建的本地數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，運用生物信息學(xué)方法篩選獲得6個新疆紫草PGT基因，并分析了其核苷酸及編碼蛋白的特性，比較了其在新疆紫草紅色懸浮細胞系和白色懸浮細胞系、植物地上和地下部分的表達水平差異，為進一步解析新疆紫草中PGT功能及生物特性并進行外源表達奠定基礎(chǔ)。

1材料

本研究所用的新疆紫草A euchroma PGT基因序列來源于實驗室構(gòu)建的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫。新疆紫草轉(zhuǎn)錄組測序樣品取自細胞生長平頂期，采用Illumina HiSeq 2000測序，并使用SOAdenovo對轉(zhuǎn)錄組做從頭組裝。LePGT1，LePGT2，AePGT的信息來自NCBI數(shù)據(jù)庫（http：//wwwncbinlmnihgov/）。

新疆紫草愈傷細胞紅色高產(chǎn)系和白色低產(chǎn)系是由新疆紫草胚軸誘導(dǎo)并人工篩選獲得，取自中國科學(xué)院植物研究所葉和春研究員處，并由本實驗室保存并繼代為懸浮細胞。

2方法

21新疆紫草PGT基因的獲得

從NCBI蛋白數(shù)據(jù)庫中查詢得到紫草對羥基苯甲酸香葉基轉(zhuǎn)移酶（PGT）序列LePGT1，LePGT2及新疆紫草中已報道的PGT序列AePGT，并分別以它們?yōu)閝uery sequence，通過Blast軟件在新疆紫草轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫中搜尋同源序列，識別標準為e≤1e-15，Score≥100，匹配數(shù)b=1；然后在NCBI數(shù)據(jù)庫的ORF Finder（http：//www ncbinlmnihgov/gorf/orfigcgi）中查找開放閱讀框，推導(dǎo)編碼氨基酸的基因序列。根據(jù)開放閱讀框所編碼的氨基酸序列，利用Bioedit軟件進一步從中挑選出同時包含異戊烯焦磷酸結(jié)合位點NDxxDxxxD[14]和可能的芳環(huán)的結(jié)合位點GX（K/Y） ST AL[11]的轉(zhuǎn)錄本作為最終候選基因。

22生物信息學(xué)分析

借助ExPASy數(shù)據(jù)庫的Protparam在線工具（Physicochemical parameters of protein sequence， http：//wwwexpasyorg/tools/protparamhtml）對基因編碼蛋白序列進行基本理化性質(zhì)分析，包括氨基酸數(shù)目、理論等電點、分子式、脂溶指數(shù)、蛋白質(zhì)疏水性、不穩(wěn)定系數(shù)等；通過NCBI的CDD（Conserved Domain Datebase）數(shù)據(jù)庫（http：//wwwncbinlmnihgov/ Structure/cdd/ wrpsbcgi）及ExPASy的PROSITE（http：//prosite expasy org/）對蛋白進行保守結(jié)構(gòu)域分析；采用ExPaSy SOPMA（SelfOptimized Prediction Method with Aligment， https：// npsaprabi ibcpfr/cgibin/secpred_sopmapl）進行蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)分析。采用在線蛋白分析軟件Psortb（http：// wwwpsortorg/psortb/）預(yù)測蛋白在細胞內(nèi)的定位；利用TMHMM Server v 20（http：//wwwcbsdtudk/services/TMHMM/）進行跨膜結(jié)構(gòu)域分析；利用SignalP41 Serve（http：//wwwcbsdtudk/ services/SignalP/）及TargetP 11 Server（http：//wwwcbsdtudk/services/TargetP/）進行信號肽預(yù)測。

在NCBI數(shù)據(jù)庫中通過Blastx檢索與蛋白同源的其他植物序列，運用Bioedit軟件進行相似性分析。采用MEGA 60軟件，運用ClustalW進行多重序列比對，然后采用鄰接法neighjoining method構(gòu)建系統(tǒng)進化樹，Bootstrap分析重復(fù)數(shù)設(shè)為1 000。

23熒光定量 PCR檢測基因表達量

231RNA提取和cDNA合成用Trizol總RNA提取試劑（美國Invtrogen公司）提取新疆紫草紅色高產(chǎn)系懸浮細胞、白色低產(chǎn)系懸浮細胞、植物地上部分樣品及地下部分樣品總RNA，1%瓊脂糖凝膠電泳確定RNA完整性，紫外分光光度儀測定總RNA的A260和A280的值，選擇A260/A280為18～20的總RNA進行反轉(zhuǎn)錄，反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)按照cDNA合成試劑盒（TaKaRa公司）說明書進行。

232Realtime PCR利用Primer Primer 50設(shè)計AePGT和新獲得6個AePGTs基因?qū)崟r熒光定量引物，擴增長度在100～150 bp，內(nèi)參基因為18S RNA（引物序列見表1）。所用定量PCR儀為ABI公司7500型熒光定量PCR儀，PCR反應(yīng)體系：5 μL power SYBR GreenPCR Master Mix（Applied Biosystems）、上下游引物（10 μmol·L1）各05，1 μL模板、3 μL ddH2O，合計10 μL。反應(yīng)程序：95 ℃預(yù)變性10 min，95 ℃變性15 s，60 ℃復(fù)性1 min，40個循環(huán)。每個反應(yīng)做3個平行試驗，結(jié)束后進行熔解曲線分析。各基因表達量以內(nèi)參基因18S RNA作為標準進行相對定量，相對定量方法采用2ΔΔCt法。

3結(jié)果與分析

31新疆紫草6個AePGTs基因的核苷酸特性分析

從NCBI蛋白數(shù)據(jù)庫中查詢得到LePGT1，LePGT2，AePGT序列（序列號分別為18389306，18389308，158957517），并分別以三者為探針，通過Blast軟件在新疆紫草轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫中搜尋同源序列，并結(jié)合Nr，Nt，Swissprot，COG，KEGG及GO的注釋結(jié)果，共獲得44條可能同源序列。而利用Biodit軟件對候選基因進行進一步篩選時，發(fā)現(xiàn)其中只有6條PGT的蛋白序列同時含有NDxxDxxxD，GX（K/Y）STAL親水環(huán)。將此6條序列分別命名為AePGT1，AePGT2，AePGT3，AePGT4，AePGT5，AePGT6。ORF Finder 預(yù)測表明AePGT1全長為1 170 bp；AePGT2全長為741 bp；AePGT3全長為771 bp；AePGT4全長為924 bp；AePGT5全長為735 bp；AePGT6全長為924 bp。將所獲得的6個新疆紫草PGT基因提交GenBank核酸序列庫，GenBank號依次為KT991519，KT991520，KT991521，KT991522，KT991523，KT991524。

32新疆紫草6個AePGTs基因編碼蛋白特性分析

利用Protparam在線工具對本實驗獲得的6個AePGTs基因的編碼蛋白序列進行基本理化性質(zhì)預(yù)測（表2）。利用CDD數(shù)據(jù)庫分析結(jié)構(gòu)域，結(jié)果表明6個AePGTs均具有UbiA異戊烯基轉(zhuǎn)移酶家族保守結(jié)構(gòu)域，該家族蛋白主要功能是將異戊烯供體轉(zhuǎn)移到芳香化合物受體被活化的C原子上，參與泛醌、甲萘醌、質(zhì)體醌等化合物的生物合成。PROSITE分析結(jié)果進一步表明6個AePGTs中均具有UbiA異戊烯基轉(zhuǎn)移酶家族標簽（圖2），此標簽序列中包含膜結(jié)合型芳香族異戊烯基轉(zhuǎn)移酶所具有的異戊烯焦磷酸結(jié)合區(qū)（N/D）DxxDxxxD。Psortb預(yù)測結(jié)果顯示6個AePGTs均定位在細胞質(zhì)膜上（cytoplasmic membrane），同時SignalP41 Server和TargetP 11 Server軟件分析結(jié)果顯示6個AePGTs均無線粒體信號肽，而這既是它們與已知的3個PGTs，LePGT1，LePGT2以及AePGT的共性，同時也是PGT有別于其他植物來源的的對羥基苯甲酸多異戊烯轉(zhuǎn)移酶（phydroxybenzoate polyprenyltransferase，PPT）的地方[14]，故推測PGTs與PPTs基因?qū)儆诓煌M化枝。利用TMHMM Server v 20進行跨膜結(jié)構(gòu)域預(yù)測，結(jié)果表明AePGT3，AePGT5，AePGT6具有6個跨膜螺旋，AePGT1有7個跨膜螺旋，AePGT2有8個跨膜螺旋，AePGT4則有5個跨膜螺旋。

33新疆紫草6個AePGTs基因編碼蛋白的二級結(jié)構(gòu)分析

采用ExPaSy SOPMA在線軟件對6個AePGTs蛋白進行二級結(jié)構(gòu)預(yù)測（表3）。

34系統(tǒng)進化樹分析

在NCBI數(shù)據(jù)庫中分別查找得到與6個AePGTs同源的紫草、擬南芥、野生大豆、可可、玉米、毛霉菌、綠藻等物種序列，這些序列多為對羥基苯甲酸多異戊烯轉(zhuǎn)移酶（phydroxybenzoate polyprenyltransferase，PPT）。PPT與PGT同為膜結(jié)合型芳香族異戊烯基轉(zhuǎn)移酶，且都特異的以對羥基苯甲酸（PHB）作為異戊烯基的受體。不同的是，PPT的異戊烯基供體底物通常不止一種，而PGT則特異的以GPP作為異戊烯基的供體[13]。應(yīng)用Bioedit對以上序列進行氨基酸序列比對分析，其中來源于紫草科已知的3個PGTs：LePGT1，LePGT2和 AePGT與本實驗獲得的6個AePGTs的同源性見表2?？梢姡珹ePGT1與三者的同源性較其余5個AePGTs明顯偏低，而AePGT4，AePGT5與三者的同源性最高。LePGT1，LePGT2， AePGT與本實驗獲得的6個新疆紫草PGTs比對結(jié)果可見，6個AePGTs與LePGT1，LePGT2，AePGT序列在保守區(qū)域的同源性很高，但在序列的N端卻存在較大差異。其中AePGT1較AePGT多出84 aa， AePGT2，AePGT3，AePGT5與AePGT相比則分別短缺61，51，63 aa，而AePGT4，AePGT6與AePGT在序列長度上幾無差異。這一特點不僅有利于解釋6個AePGTs功能上可能存在的差異，而且為PGTs的結(jié)構(gòu)功能域確定提供了便利（圖3）。

應(yīng)用MEGA 60軟件對16種植物對羥基苯甲酸異戊烯轉(zhuǎn)移酶氨基酸序列進行系統(tǒng)發(fā)育分析（圖4）。24條序列可分為4大類：8個雙子葉植物，野生大豆、蒺藜苜蓿、川桑、可可樹、木本棉、擬南芥、薺菜、琴葉擬南芥和3個單子葉植物，玉米、山羊草、圖小麥聚為一類，都是高等植物中的種子植物；毛霉菌、膠球藻和綠藻聚為一類，都是低等植物；AePGT，AePGT2，AePGT3，AePGT4，AePGT5，AePGT6，LePGT1，LePGT2聚為一類；而AePGT1自成一類。尤為值得關(guān)注的是，來源于紫草科的9個PGTs與其他植物來源的PPTs的確分屬于2個不同的進化枝，這為解釋紫草科對羥基苯甲酸香葉基轉(zhuǎn)移酶（PGT）功能的特殊性，即僅以GPP作為異戊烯基的供體提供了重要依據(jù)。

35基因表達分析

本實驗室前期的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)紅色高產(chǎn)系細胞紫草素類化合物含量可達到干重的695%，而白色低產(chǎn)系細胞不產(chǎn)生紫草素類化合物[15]。并且，在自然狀態(tài)下，紫草素類化合物主要集中于植株的根部。因此，為了進一步了解新疆紫草中PGT基因的表達水平與紫草素類化合物生成的關(guān)系，本實驗通過Realtime PCR分別分析比較了7個新疆紫草PGT基因 （包括AePGT）在不同細胞系（紅色高產(chǎn)懸浮細胞系和白色低產(chǎn)懸浮細胞系）以及不同部位（植株地上部分與地下部分）的表達差異狀況。7個新疆紫草PGT基因在新疆紫草紅色高產(chǎn)細胞系和白色低產(chǎn)細胞系中的相對表達水平可知，在新疆紫草白色低產(chǎn)懸浮細胞系中7個PGT基因表達量由高到低依次為AePGT4>AePGT1>AePGT5>AePGT3>AePGT>AePGT6>AePGT2；而在紅色高產(chǎn)懸浮細胞系中表達量由高到低則為AePGT5>AePGT4>AePGT>AePGT3>AePGT1>AePGT2>AePGT6。并且，7個PGT基因在白色低產(chǎn)細胞系中的表達水平均低于紅色高產(chǎn)細胞系，尤以AePGT，AePGT2，AePGT3，AePGT4，AePGT5最為明顯，暗示在不同細胞系中，紫草素類化合物的生成與相關(guān)PGT基因的表達呈正相關(guān)（圖5）。

7個PGT基因在新疆紫草植株地上部分與地下部分的相對表達水平可知，在植株的地上部分7個PGT基因表達量由高到低依次為：AePGT3>AePGT4>AePGT2>AePGT5>AePGT>AePGT1>AePGT6；而地下部分表達量由高到低的次序為：AePGT4>AePGT5>AePGT3>AePGT>AePGT2>AePGT6>AePGT1（圖6）。此外，通過對比可以看到，7個PGT基因在植株地下部分的表達水平均顯著高于地上部分。這再一次證明，光照能夠降低PGT基因的表達水平，減少紫草素類化合物的生成量，同時進一步說明了紫草素類化合物的生成與相關(guān)PGT基因表達水平的正相關(guān)性。

4討論

長期以來，由于紫草素類化合物可觀的藥用及工業(yè)價值，作為其主要來源的紫草被過量采挖，野生資源破壞嚴重，加之環(huán)境的惡化及人工種植難度大，導(dǎo)致紫草資源日漸減少。為了滿足紫草素的市場需求，人們試圖通過其他方式來進行生產(chǎn)，如自20世紀80年代日本學(xué)者Terada等[16]首次完成對紫草素消旋體全合成以來，已有10多個研究組先后報道了紫草素的外消旋體、左旋或右旋異構(gòu)體、以及紫草素的衍生物的合成方法[17]。但目前報道的合成方法大多合成路線長，收率較低或原料不易得、反應(yīng)條件苛刻，不適于工業(yè)生產(chǎn)。除此之外，在過去的幾十年間，日本與我國曾先后建立了紫草、新疆紫草和滇紫草的細胞培養(yǎng)體系，并對紫草素類化合物生物合成相關(guān)代謝酶和基因及其調(diào)控展開了全面研究[1820]，以期通過篩選高產(chǎn)細胞系、改良培養(yǎng)基、調(diào)節(jié)外加物和外加條件及利用基因工程調(diào)控和生物反應(yīng)器培養(yǎng)工藝等方式提高細胞培養(yǎng)體系中紫草素類化合物的產(chǎn)量[21]。目前，該方法已在日本實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，可惜生產(chǎn)成本仍然很高。然而，微生物工程的興起使人們再次看到了從根本上解決市場需求與資源保護矛盾的希望，該技術(shù)主體是利用微生物，特別是用經(jīng)過DNA重組技術(shù)改造過的微生物來生產(chǎn)商業(yè)產(chǎn)品[22]。為此，就紫草素類化合物而言，闡明其生物合成途徑，找出其合成過程中的關(guān)鍵酶及基因，從而為DNA重組及發(fā)酵做好鋪墊，是一項重要且有意義的研究。而測序技術(shù)及生物信息學(xué)（bioinformatics）的發(fā)展則為上述工作的順利完成提供了強有力的保障。尤其是近年來，分子生物學(xué)的進步帶動了生物信息學(xué)的發(fā)展，并將其應(yīng)用到藥用植物領(lǐng)域，為中藥研究提供了新的研究手段。比如，可以將生物信息學(xué)與系統(tǒng)生物學(xué)相結(jié)合，運用基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)研究手段，研究中藥有效成分的產(chǎn)生機制，從而為中藥開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

本研究借助生物信息學(xué)技術(shù)，首先從新疆紫草轉(zhuǎn)錄組中檢索目的基因，共獲得了6個對羥基苯甲酸香葉基轉(zhuǎn)移酶（PGT）基因。對其做進一步生物信息學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，6個PGT基因編碼的蛋白均具有UbiA異戊烯基轉(zhuǎn)移酶家族標簽、異戊烯焦磷酸結(jié)合位點NDxxDxxxD及芳環(huán)結(jié)合位點GX（K/Y）STAL，這說明新獲得的6個AePGTs蛋白可能具有將異戊烯供體轉(zhuǎn)移到芳香化合物受體被活化的C原子上的功能。細胞定位分析結(jié)果顯示6個AePGTs均定位在細胞質(zhì)膜上，同時信號肽分析結(jié)果顯示6個AePGTs均無線粒體信號肽，故推測PGTs基因與其他植物來源的的對羥基苯甲酸多異戊烯轉(zhuǎn)移酶（PPTs）不屬于同一進化枝。而系統(tǒng)進化樹分析則證明了該推論的正確性，這說明PGT基因所編碼的蛋白在結(jié)構(gòu)及功能上有其特殊性，如LePGT1和LePGT2具有嚴格的底物特異性，即僅以GDP作為異戊烯基的供體[11]。Singh等[12]研究結(jié)果表明暗培養(yǎng)、寡糖和茉莉酸甲酯能增加培養(yǎng)基中紫草細胞PGT基因表達和活性以及紫草素類化合物的形成；而光照、銨離子和2， 4D卻起到相反的作用，證明PGT基因的表達與紫草素類化合物的合成直接相關(guān)。而本實驗通過基因表達分析發(fā)現(xiàn)，7個AePGTs基因在新疆紫草紅色高產(chǎn)細胞系、白色低產(chǎn)細胞系及植株的地上和地下部分的相對表達水平差異明顯，且在紫草素類化合物產(chǎn)量較高的新疆紫草紅色高產(chǎn)系細胞及植株的地下部分，其PGT基因的相對表達水平明顯高于白色低產(chǎn)系及植株的地上部分。這進一步證明了PGT基因的表達與紫草素類化合物生物合成呈正相關(guān)。

盡管PGT在紫草素的生物合成過程中扮演重要的角色，但在不產(chǎn)生紫草素類化合物的新疆紫草白色低產(chǎn)細胞系及植株的地上部分仍然能檢測到PGT的表達。并且，本實驗室前期的研究成果顯示[15，23]，在紫草素的生物合成過程中，位于PGT上游的一些關(guān)鍵酶在白色低產(chǎn)細胞系中同樣能夠表達，并且用茉莉酸甲酯對白色低產(chǎn)懸浮細胞進行處理后檢測到了紫草呋喃類化合物，該類化合物與紫草素類化合物的共同前體正是GBA的下游產(chǎn)物香葉基氫醌（geranylhydroquinone， GHQ）[10]。由此可見，白色低產(chǎn)系生成紫草素類化合物的障礙發(fā)生位置應(yīng)當位于PGT酶促反應(yīng)的下游，即GHQ及下游產(chǎn)物的催化反應(yīng)。然而，至今為止，與之相關(guān)的基因和酶卻鮮有報道，可見對新疆紫草白色低產(chǎn)系形成原因的探究及紫草素類化合物生物合成途徑的探索仍然任重而道遠。

本研究綜合了目前應(yīng)用廣泛認可度較高的生物信息分析手段對新疆紫草做了較為完善的生物信息學(xué)研究，也為傳統(tǒng)中藥的生物信息學(xué)研究提供了文獻支持和參考。研究結(jié)果為進一步了解新疆紫草中對羥基苯甲酸香葉基轉(zhuǎn)移酶（PGT）的功能及特性奠定基礎(chǔ)，并為紫草素類化合物生物合成及代謝調(diào)控提供依據(jù)。

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[責(zé)任編輯呂冬梅]