金銀花花形基因的發(fā)掘及生物信息學(xué)分析

李鳳梅 ， 湯雪媛 ， 焦高洋 ， 齊玉亭 ， 杜獻(xiàn)婷 ， 鮑倩倩 ， 張夢(mèng) ， 徐小博 ，徐鑫 ， 張艷芳

新鄉(xiāng)學(xué)院生命科學(xué)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453003

金銀花（Lonicera japonicaThunb.）屬于忍冬科忍冬屬多年生灌木，是我國(guó)重要的中藥材。金銀花花初開(kāi)色白，經(jīng)1～2 d色黃，故稱之為金銀花。金銀花的功能性成分主要包括有機(jī)酸類(lèi)［1］、黃酮類(lèi)、揮發(fā)油類(lèi)［2］、環(huán)烯醚萜苷類(lèi)［3］、三萜皂苷類(lèi)［4］等成分，具有消炎［5］、抗菌［6］、抗病毒［7］、抗氧化［8］、防癌［9］等多種功效，具有較高的食用價(jià)值與藥用價(jià)值。例如，以金銀花和連翹為材料制作的連花清瘟膠囊，可以抑制嚴(yán)重急性呼吸綜合征冠狀病毒2（severe acute respiratory syndrome-coronavirus 2，

SARS-CoV-2，簡(jiǎn)稱新冠病毒）復(fù)制，引起病毒顆粒形體改變及抑制宿主細(xì)胞炎癥因子表達(dá)，從而發(fā)揮抗新冠病毒活性的作用［10］。2020年4月，國(guó)家藥監(jiān)局批準(zhǔn)以嶺藥業(yè)生產(chǎn)的連花清瘟膠囊（顆粒）用于治療輕型新型冠狀病毒肺炎（corona virus disease 2019，COVID-19）和普通型肺炎。因此，針對(duì)花蕾特性、產(chǎn)量和藥用成分含量等育種指標(biāo)，開(kāi)展多目標(biāo)選擇育種勢(shì)在必行。

金銀花主要以未成熟的花蕾入藥［11］。截至目前，金銀花及其同科植物花形相關(guān)基因鮮有報(bào)道，分子生物學(xué)研究尚淺，而在擬南芥、金魚(yú)草等模式植物中已克隆出多個(gè)花器官發(fā)育基因［12］，這些花器官發(fā)育基因?yàn)榘l(fā)掘金銀花花形同源基因提供了基礎(chǔ)。依據(jù)功能將這些基因分為3大類(lèi)［13］：A類(lèi)基因單獨(dú)控制萼片的發(fā)育，并與B類(lèi)基因共同調(diào)控花瓣的發(fā)育；B類(lèi)和C類(lèi)基因共同調(diào)控雄蕊的發(fā)育；C類(lèi)基因單獨(dú)控制雌蕊的發(fā)育。A類(lèi)基因功能失活，會(huì)導(dǎo)致心皮取代花萼、雄蕊取代花冠；B類(lèi)基因功能失活，會(huì)導(dǎo)致花萼取代花瓣、心皮取代雄蕊；C類(lèi)基因功能失活，會(huì)導(dǎo)致雄蕊變成花冠，心皮變成花萼或其他器官結(jié)構(gòu)。隨著研究的深入，經(jīng)典的“ABC”模型發(fā)展成為“ABCDE”模型，其中E類(lèi)基因也能夠調(diào)控花瓣的發(fā)育（圖1）。同時(shí)，金銀花的分子生物學(xué)研究進(jìn)展迅速。2020年，Pu等［14］首次破譯金銀花染色體水平的基因組（大小為843.2 Mb），并注釋了33 939個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因。2021年，Xiao等［15］整合了77個(gè)金銀花轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，構(gòu)建了金銀花基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)，并參考公共數(shù)據(jù)庫(kù)信息對(duì)金銀花基因進(jìn)行功能注釋。這些研究不僅為金銀花主要性狀的分子機(jī)制研究提供了基礎(chǔ)，也為分子輔助優(yōu)良新品種選育提供了理論支撐。

圖1 植物花器官?zèng)Q定的 ABCDE 模型Fig. 1 The ABCDE model of flower organ identity in plant

近年來(lái)，隨著中國(guó)藥典對(duì)金銀花藥用來(lái)源的日趨規(guī)范，藥品、保健品、飲料、日化用品等多行業(yè)需求的增加，供需矛盾日益加劇，金銀花價(jià)格不斷高漲［16］。發(fā)掘花形（花器官大?。┱{(diào)控基因?yàn)榻疸y花高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種的培育提供了理論基礎(chǔ)。金銀花花形同源基因的發(fā)掘，為分子標(biāo)記輔助選擇方式培育道地高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)金銀花品種提供了基因資源，具有不受季節(jié)影響、縮短育種時(shí)間、節(jié)約土地資源等優(yōu)勢(shì)［17-18］，能夠?yàn)樗幱弥参镉N穩(wěn)步快速發(fā)展提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料

本實(shí)驗(yàn)所用金銀花染色體水平基因組數(shù)據(jù)從國(guó)家基因組數(shù)據(jù)中心（https：//bigd.big.ac.cn/gwh）下載獲得，登錄號(hào)為GWHAAZE00000000，共包括5部分內(nèi)容：Genome（891 464 kb）、Protein（20 789 kb）、Gff注釋（55 933 kb）、CDS（44 399 kb）和RNA（45 500 kb）。

1.2 方法

1.2.1NCBI-Blast執(zhí)行序列比對(duì) 因NCBI網(wǎng)站沒(méi)有金銀花基因組和蛋白質(zhì)組序列信息，本研究采用NCBI的本地Blast工具（下載地址：https：//ftp.ncbi.nlm.nih.gov/blast/executables/blast+/LATEST/）執(zhí)行核酸和蛋白質(zhì)序列同源比對(duì)。比對(duì)結(jié)果中，同一性高（第3列）、期望值顯著（第11列）、比對(duì)得分高（第12列）的序列，即為金銀花與擬南芥的同源基因。具體操作代碼為：①格式化核酸/蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)命令：makeblastdb-in待格式化的序列文件-dbtype prot或nucl-parse_seqids-out輸出的數(shù)據(jù)庫(kù)名；②核酸/蛋白序列比對(duì)核酸/蛋白數(shù)據(jù)庫(kù)（blastn/blastp）命令：blastn/blastp-query輸入基因路徑及文件名-out輸出基因路徑及文件名-db格式化了的數(shù)據(jù)庫(kù)路徑及數(shù)據(jù)庫(kù)名-outfmt 6-evalue 1e-5-max_target_seqs 10-num_threads 8。

1.2.2同源基因/蛋白的親緣關(guān)系分析 利用MEGA的“Construct/Test Maximum Likelihood Tree”（ML，最大似然法）構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，調(diào)節(jié)參數(shù)美化后導(dǎo)出TIFF圖片及文件。

1.2.3同源蛋白的結(jié)構(gòu)域分析 利用SMART網(wǎng)站（http：//smart.embl.de/smart/show_motifs.pl）的Normal mode進(jìn)行結(jié)構(gòu)域預(yù)測(cè)及功能分析。利用DNAMAN軟件進(jìn)行同源基因序列的多重比較及結(jié)構(gòu)域分析。

1.2.4表達(dá)模式分析 依據(jù)金銀花L. japonica功能基因組數(shù)據(jù)庫(kù)（http：//www.gzybioinformatics.cn/LjaFGD/index.php）進(jìn)行候選基因的表達(dá)模式分析。

1.2.5引物設(shè)計(jì) 采用Primer Premier 5進(jìn)行候選基因引物設(shè)計(jì)。

1.2.6理化性質(zhì)分析 采用ProParam （https：//web.expasy.org/protparam/）進(jìn)行蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)分析。

1.2.7亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè) 利用Cell-PLoc（http：//www.csbio.sjtu.edu.cn/bioinf/Cell-PLoc/）的Plant-PLoc部分進(jìn)行亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)。

1.2.8信號(hào)肽、跨膜結(jié)構(gòu)域、轉(zhuǎn)運(yùn)肽的預(yù)測(cè)分析通過(guò)在線數(shù)據(jù)庫(kù)SignalP4.0 Server（http：//www.cbs.dtu.dk/services/SignalP/）進(jìn)行信號(hào)肽預(yù)測(cè)分析。使用TMHMM Server v. 2.0（http：//www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/）在線分析工具分析跨膜結(jié)構(gòu)域。利用Target P1.1Server（http：//www.cbs.dtu.dk/services/TargetP/）進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)肽的預(yù)測(cè)。

1.2.9親水疏水預(yù)測(cè) 利用ProtScale（https：//web.expasy.org/protscale/）進(jìn)行蛋白親水疏水性預(yù)測(cè)。

1.2.10候選基因的保守基序分析 通過(guò)在線軟件MEME（https：//meme-suite.org/meme/）對(duì)候選基因編碼蛋白進(jìn)行Motif分析，分析蛋白質(zhì)序列中的保守基序，motif個(gè)數(shù)設(shè)置為10。

1.2.11二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè) 利用SOPMA（https：//prabi.ibcp.fr/htm/site/web/home）進(jìn)行蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)；通過(guò)SWISS-MODEL（https：//swissmodel.expasy.org/）數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)建模預(yù)測(cè)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 金銀花花形同源基因的篩選

根據(jù)擬南芥ABC/ABCDE類(lèi)基因調(diào)控花器官形成機(jī)理，本實(shí)驗(yàn)篩選擬南芥中調(diào)控花瓣的A類(lèi)基因、B類(lèi)基因和E類(lèi)基因進(jìn)行同源序列比對(duì)（表1）。

表1 擬南芥ABCDE模型相關(guān)基因Table 1 Genes related to ABCDE model in Arabidopsis

2.1.1核苷酸序列比對(duì)結(jié)果和系統(tǒng)發(fā)育分析 通過(guò)NCBI本地Blast工具執(zhí)行序列比對(duì)可知，金銀花與擬南芥的cDNA同源基因有3個(gè)，用MEGA軟件構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)對(duì)同源基因的親緣關(guān)系進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn) GWHTAAZE020064與ARF8、GWHTAAZE014043與DA1、GWHTAAZE016396與ANT分別高度同源（圖2）。

圖2 同源基因的系統(tǒng)進(jìn)化分析Fig. 2 Phylogenetic analysis of homologous gene

2.1.2氨基酸序列比對(duì)結(jié)果和系統(tǒng)發(fā)育分析 通過(guò)NCBI本地Blast工具執(zhí)行序列比對(duì)可知，金銀花與擬南芥的氨基酸同源蛋白有99個(gè)（去除重復(fù)），分別為：ANT（4）、CLF（18）、DA1（3）、ARF8（16）、AGL79（2）、AP1（22）、AP3（22）、KLU（8）、LFY（1）、NAP（1）、SEP2（1）、SEP3（25）、SEP4（25）、SWP（1）、UFO（8）、ULT1（3）和ULT2（3）。針對(duì)金銀花和擬南芥的同源蛋白，我們使用MEGA的最大似然法構(gòu)建進(jìn)化樹(shù)表示各蛋白的親緣關(guān)系（圖3）。

圖3 同源蛋白的系統(tǒng)進(jìn)化樹(shù)Fig. 3 Phylogenetic analysis of homologous protein

2.1.3結(jié)構(gòu)域分析 利用SMART網(wǎng)站對(duì)擬南芥花形的同源蛋白進(jìn)行結(jié)構(gòu)域分析和統(tǒng)計(jì)（表2），我們發(fā)現(xiàn)low complexity、MADS、coiled coil、LIM、FBOX、SANT、CXC、SET、B3、transmembrane region共10個(gè)結(jié)構(gòu)域分別出現(xiàn)在9、7、7、1、1、1、1、1、1、1個(gè)蛋白中（圖4）。其中MADS結(jié)構(gòu)域在高等植物花器官發(fā)育中起重要的調(diào)控作用，對(duì)花器官發(fā)育及開(kāi)花時(shí)間早晚進(jìn)行調(diào)控，該研究對(duì)篩選金銀花花形基因提供指導(dǎo)。

圖4 擬南芥蛋白的結(jié)構(gòu)域統(tǒng)計(jì)分析Fig. 4 Statistical analysis of protein domain for Arabidopsis

綜合是否包含MADS結(jié)構(gòu)域，序列同一性是否達(dá)到30%，基于99個(gè)氨基酸同源基因，我們篩選 出GWHGAAZE001422、GWHGAAZE001424、GWHGAAZE003600、GWHGAAZE003601、GWHGAAZE014905、GWHGAAZE016592、GWHGAAZE031567、GWHGAAZE032544共8個(gè)調(diào)控花形的金銀花候選基因（表2）。經(jīng)序列比對(duì)，我們發(fā)現(xiàn)GWHTAAZE001422與 GWHTAAZE001424、GWHTAAZE003600與GWHTAAZE003601相鄰且相似，說(shuō)明它們?yōu)橥换虼貎?nèi)的基因。

表2 金銀花候選基因編碼蛋白信息一覽表Table 2 Information list of candidate protein in Lonicera japonica Thunb.

2.1.4表達(dá)模式分析 依據(jù)Lonicera japonica功能基因組數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行候選基因的表達(dá)模式分析，本研究發(fā)現(xiàn)，在SRP075780樣品中，GWHGAAZE016592（GWHPAAZE016602）和GWHGAAZE014905（GWHPAAZE014912）在綠色花芽、白色花芽、白花黃花中的表達(dá)量顯著高于葉芽、第二葉、成熟葉片、芽、莖稈等部位，據(jù)此推測(cè)GWHGAAZE014905和GWHGAAZE016592可能正向調(diào)控金銀花花形（圖5）。

圖5 金銀花候選基因的表達(dá)模式分析Fig. 5 Expression pattern analysis of candidate gene in Lonicera japonica Thunb.

依據(jù)Nr、Swissprot、trEMBL、TAIR10 4個(gè)基因功能注釋數(shù)據(jù)庫(kù)信息，GWHGAAZE014905和GWHGAAZE016592均為K-box region and MADSbox transcription factor family protein，均是Floral homeotic protein。GWHGAAZE014905是一個(gè)包含MADS結(jié)構(gòu)域的調(diào)控花器官發(fā)育的B類(lèi)基因；GWHGAAZE016592是AP3同源基因。

2.2 理化性質(zhì)分析

采用ProParam進(jìn)行蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)分析（表3）。GWHGAAZE014905的化學(xué)方程式為C1170H1860N346O356S9，氨基酸數(shù)量是229，分子量為26 758.28，等電點(diǎn)是8.56，氨基酸組成中Leu（L）、Lys（K）、Arg（R）、Glu（E）含量較高，Trp（W）、Pyl（O）、Sec（U）含量較少，負(fù)電子總數(shù)為35，正電子總數(shù)為38；不穩(wěn)定系數(shù)為26.10，小于40，說(shuō)明該蛋白穩(wěn)定性好；脂肪系數(shù)為74.45，綜合親水性平均（GRAVY）為-0.828，小于0，說(shuō)明該蛋白為親水性蛋白。

表3 花形候選基因理化性質(zhì)分析Table 3 Physical properties and chemical analysis of candidate gene for flower shape

GWHGAAZE016592的化學(xué)方程式為C1498H2415N425O444S12，氨基酸數(shù)量是296，分子量為33 867.95，等電點(diǎn)是8.92，氨基酸組成中Leu（L）含量高達(dá)12.5%，Trp（W）、Pyl（O）、Sec（U）含量較少，負(fù)電子總數(shù)為34，正電子總數(shù)為40，不穩(wěn)定系數(shù)為38.96，該蛋白為穩(wěn)定蛋白，脂肪系數(shù)為91.18，綜合親水性平均（GRAVY）為-0.440，小于0，說(shuō)明該蛋白為親水性蛋白。

2.3 亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)

利用Cell-PLoc的Plant-PLoc部分進(jìn)行亞細(xì)胞定位預(yù)測(cè)。GWHGAAZE014905被定位到細(xì)胞核上，GWHGAAZE016592被定位到葉綠體上。

2.4 信號(hào)肽、跨膜結(jié)構(gòu)域、轉(zhuǎn)運(yùn)肽的預(yù)測(cè)分析

通過(guò)在線數(shù)據(jù)庫(kù)SignalP4.0 Server，進(jìn)行信號(hào)肽預(yù)測(cè)分析。GWHGAAZE014905的信號(hào)肽（Sec/SPI）為0.000 4；GWHGAAZE016592的信號(hào)肽（Sec/SPI）為0.000 2。兩個(gè)候選基因的信號(hào)肽指數(shù)均低于0.5，即均無(wú)信號(hào)肽，屬于非分泌蛋白。

使用TMHMM Server v. 2.0在線工具分析蛋白的跨膜結(jié)構(gòu)域（圖6）。GWHGAAZE014905蛋白不包含跨膜結(jié)構(gòu)域，該蛋白不是膜蛋白。而GWHGAAZE016592包含一個(gè)跨膜螺旋區(qū)域，位于151～173 bp，因此該蛋白是膜蛋白。

圖6 花形候選基因的跨膜區(qū)域分析Fig. 6 The transmembrane domain analysis of candidate gene for flower shape

利用Target P1. 1 Server進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)肽的預(yù)測(cè)。GWHGAAZE014905無(wú)轉(zhuǎn)運(yùn)肽，GWHGAAZE016592的線粒體轉(zhuǎn)移肽（mitochondrial transfer peptide）是0.000 1。

2.5 蛋白的親水疏水性預(yù)測(cè)

利用ProtScale進(jìn)行蛋白親水疏水性預(yù)測(cè)（圖7）。結(jié)果表明，GWHGAAZE014905的第13位具有最低分值-2.611，親水性最強(qiáng)；第194位具有最高分1.600，疏水性最強(qiáng)，具有較強(qiáng)的蛋白質(zhì)折疊動(dòng)力，有助于蛋白質(zhì)折疊成穩(wěn)定的二級(jí)結(jié)構(gòu)、形成結(jié)構(gòu)域和三級(jí)結(jié)構(gòu)等。GWHGAAZE016592的第228位具有最低分值-3.167，親水性最強(qiáng)；第164位具有最高分2.822，疏水性最強(qiáng)?？傮w上看，GWHGAAZE014905和GWHGAAZE016592親水區(qū)域明顯大于疏水區(qū)域，均表現(xiàn)為親水性。

圖7 候選基因編碼蛋白的親疏水性分析Fig. 7 Analysis of hydrophilicity and hydrophobicity for candidate protein

2.6 候選基因的結(jié)構(gòu)域和保守基序分析

利用DNAMAN軟件進(jìn)行同源蛋白的保守結(jié)構(gòu)域分析（圖8），發(fā)現(xiàn)金銀花的GWHGAAZE014905和GWHGAAZE016592蛋白與擬南芥的AGL79、AP1、AP3、SEP3和SEP4蛋白均包含保守的MADS結(jié)構(gòu)域。

圖8 同源蛋白的保守結(jié)構(gòu)域分析Fig. 8 Conserved domain analysis of homologous protein

通過(guò)MEME對(duì)候選基因編碼蛋白進(jìn)行Motif保守基序分析，Motif個(gè)數(shù)設(shè)置為10，我們發(fā)現(xiàn)GWHGAAZE014905和GWHGAAZE016592蛋白均 包 括Motif1、Motif3、Motif4、Motif2、Motif6和Motif5（圖9～10）。

圖9 花形候選蛋白的保守基序分析Fig. 9 Conserved motif analysis of proteins for flower shape

2.7 二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

利用 SOPMA進(jìn)行蛋白二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)（表4），發(fā)現(xiàn)GWHGAAZE014905蛋白包括56.33%的α螺旋，13.10%的延伸鏈，8.30%的β轉(zhuǎn)角，22.27%的無(wú)規(guī)則卷曲；GWHGAAZE016592蛋白包括44.26%的α螺旋，20.61%的延伸鏈，6.42%的β轉(zhuǎn)角，28.72%的無(wú)規(guī)則卷曲。

表4 同源蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)特性Table 4 Analysis of the secondary structure for candidate proteins

根據(jù)同源建模法，運(yùn)行Swiss-model軟件對(duì)蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬（表5）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，金銀花花形候選基因GWHGAAZE014905、GWHGAAZE016592中達(dá)到30%及以上的同一性模板與At AGL79、AP3、3-Sep、4-Sep相同，均為6byy.2.A和4ox0.2.C。而AP1的模板3kov.1.A與6byy.2.A相似度極高（圖11）。

圖11 模板蛋白的三維結(jié)構(gòu)Fig. 11 3D structure of template protein

表5 蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)模擬結(jié)果Table 5 Simulated 3D structure of candidate protein

圖10 花形候選蛋白的保守基序Fig. 10 Conserved motif in proteins for flower shape

3 討論

金銀花屬藥食同源植物，在醫(yī)藥［19］、食品［6］、保健品［20］和日用化工等領(lǐng)域均有著廣闊的發(fā)展前景，素有“中藥之中的青霉素”美稱。金銀花主要以花蕾入藥，花瓣的大小、形態(tài)、結(jié)構(gòu)等與產(chǎn)量息息相關(guān)。不同金銀花種質(zhì)花蕾大小不同，例如封丘大毛花、九豐一號(hào)、魯峰王、亞特金銀花、大毛花和密縣大毛花的花蕾偏大，而亞特紅蕾一號(hào)和封丘紅銀花的花蕾偏?。?1］。植物在生長(zhǎng)過(guò)程中，營(yíng)養(yǎng)器官在外界環(huán)境（如溫度、日長(zhǎng)等）的影響下，莖頂端分生組織開(kāi)始產(chǎn)生花分生組織，接著形成花器官［22］。對(duì)擬南芥［23］和金魚(yú)草［24］的花器官調(diào)控基因研究有利于雙子葉植物花器官發(fā)育的遺傳控制機(jī)理深入闡釋，這些基因調(diào)控了植株從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)到生殖生長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換、對(duì)光周期的反應(yīng)、開(kāi)花時(shí)間［25］、花器官的形成、花粉的發(fā)育及育性等，并將其分為A、B、C 3大類(lèi)。隨著研究的深入，所分離的MADS-box基因的功能也在不斷增加，出現(xiàn)了與其他類(lèi)型基因共同調(diào)控所有花器官的E類(lèi)基因以及單獨(dú)控制胚珠發(fā)育的D類(lèi)基因，因此經(jīng)典的“ABC”模型發(fā)展成為目前的 “ABCDE”模型［26］。擬南芥A類(lèi)基因中AP1編碼 MADS-box的轉(zhuǎn)錄因子，決定了萼片和花分生組織形成［27］，當(dāng)將ap1、cal及ful3個(gè)突變基因聚在一起時(shí)，呈現(xiàn)嚴(yán)重的“花椰菜”表型［28］。擬南芥典型的B類(lèi)基因AP3和PI突變后，花瓣被萼片取代，雄蕊被心皮取代，表現(xiàn)出調(diào)控花瓣和雄蕊的特性［29］。擬南芥E類(lèi)基因SEPALLATA1（SEP1）、SEP2和SEP3共3個(gè)MADSbox基因調(diào)控花瓣、雄蕊和心皮［30］，SEP活性降低會(huì)通過(guò)STK、AG、SHP1和SHP2多聚體導(dǎo)致正常胚珠發(fā)育喪失［31］。

金銀花適應(yīng)性極強(qiáng)，在我國(guó)除新疆、西藏、寧夏、青海、內(nèi)蒙古、黑龍江和海南等省份外均有種植。金銀花一次栽植、多年采花，生育期長(zhǎng)達(dá)25～30年，豐花期可持續(xù)15年左右。近幾年，金銀花的市場(chǎng)價(jià)格不斷攀升，資料顯示，全國(guó)金銀花產(chǎn)量?jī)H為5 000 t左右，而市場(chǎng)需求在1.7萬(wàn)t以上，因此供需矛盾日益加劇。金銀花生產(chǎn)上，由于長(zhǎng)期的扦插繁殖、壓條繁殖、成株移栽等無(wú)性繁殖致使品種退化、病蟲(chóng)害嚴(yán)重，導(dǎo)致金銀花產(chǎn)量和品質(zhì)下降［32］，因此培育金銀花高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種勢(shì)在必行。本研究參照擬南芥的ABC/ABCDE類(lèi)花形基因，通過(guò)一系列生物信息學(xué)方法，從金銀花基因組和蛋白組數(shù)據(jù)中篩選出GWHGAAZE014905和GWHGAAZE016592 2個(gè)可能調(diào)控花形的金銀花候選基因，GWHGAAZE014905與擬南芥的AP1、AP3、SEP3和SEP4基因同源，GWHGAAZE016592與擬南芥的AGL79、AP1、AP3和SEP3基因同源?；蜃⑨尠l(fā)現(xiàn)，GWHGAAZE014905擁有K-box區(qū)域，屬于B類(lèi)MADS轉(zhuǎn)錄因子家族蛋白，突變后可致使花器官缺陷；GWHGAAZE016592是AP3的同源基因，是調(diào)控花瓣和雄蕊的關(guān)鍵基因［33］，突變后可致使花器官缺陷。該研究為金銀花的分子標(biāo)記輔助育種提供基因資源。