藏药多刺绿绒蒿MYB转录因子家族的鉴定与分析_郭佳妮.pdf

中草药 中草药 2023 年年 3 月月 第第 54 卷卷 第第 5 期期 Chinese Traditional and Herbal Drugs 2023 March Vol.54 No.5 1561 藏药多刺绿绒蒿 MYB 转录因子家族的鉴定与分析3 郭佳妮1，向妮艳1，张文才1，陈忠海1，刘 星1,3*，丁亚丽2*1.西藏大学理学院 青藏高原生态与环境研究中心极端环境生物适应与进化实验室，西藏 拉萨 850000 2.西藏大学医学院，西藏 拉萨 850000 3.武汉大学生命科学学院，湖北 武汉 430072 摘 要：目的 对多刺绿绒蒿 Meconopsis horridula MYB 转录因子家族的鉴定分析，为多刺绿绒蒿 MYB 转录因子的生物学功能研究提供理论依据。方法 基于转录组测序数据，利用生物信息学方法对多刺绿绒蒿 MYB 转录因子家族成员进行鉴定，并对其理化性质、二级结构、系统进化、保守基序和表达模式进行分析。结果 多刺绿绒蒿中共鉴定到 106 个 MYB 转录因子，包括 49 个 1R-MYB、52 个 R2R3-MYB、5 个 3R-MYB 转录因子。多刺绿绒蒿 MYB 转录因子氨基酸数目为 72976，蛋白相对分子质量为 8750110 680，等电点为 4.72010.452，不稳定系数为 28.34871.011。MYB 转录因子均为亲水性蛋白质，亚细胞定位预测主要在细胞核中，蛋白二级结构以-螺旋和无规则卷曲为主。系统发育分析显示多刺绿绒蒿R2R3-MYB 分为 24 个亚组，其中有 18 个亚组能分别与拟南芥各亚组聚类。106 个 MYB 转录因子中，28 个转录因子的表达量随海拔升高而升高，11 个转录因子表达量随海拔升高而降低。结论 首次对多刺绿绒蒿 MYB 转录因子家族进行了鉴定分析，为深入研究MYB转录因子在多刺绿绒蒿生长发育中的作用和应对高原极端环境的调控机制提供了基础数据和理论依据。关键词：多刺绿绒蒿；MYB 转录因子；生物信息学分析；基因表达；-螺旋 中图分类号：R282.12 文献标志码：A 文章编号：0253-2670(2023)05-1561-13 DOI:10.7501/j.issn.0253-2670.2023.05.023 Identification and analysis of MYB transcription factor family in Tibetan medicine Meconopsis horridula GUO Jia-ni1,XIANG Ni-yan1,ZHANG Wen-cai1,CHEN Zhong-hai1,LIU Xing1,3,DING Ya-li2 1.Laboratory of Extreme Environment Biological Resources and Adaptive Evolution,Research Center for Ecology,College of Science,Tibet University,Lhasa 850000,China 2.College of Medicine,Tibet University,Lhasa 850000,China 3.College of Life Sciences,Wuhan University,Wuhan 430072,China Abstract:Objective To identify and analyze MYB transcription factor family of Meconopsis horridula,so as to provide a theoretical basis for biological function research.Methods Based on RNA sequencing data,the MYB transcription factor family of M.horridula was identified and classified by bioinformatics methods.The physicochemical properties,secondary structure,phylogeny,conserved motifs and expression patterns of MYB transcription factors were analyzed.Results A total of 106 MYB transcription factor family members from M.horridula RNA sequencing data were identified,including 49 1R-MYB,52 R2R3-MYB,and five 3R-MYB.The amino acid number,molecular weight,isoelectric point and instability coefficient of MYB transcription factor of M.horridula ranged from 72 to 976,8 750 to 110 680 4.720 to 10.452,28.348 to 71.011.The 106 MYB transcription factors were hydrophilic proteins,and the prediction of subcellular location was mainly in the nucleus.The secondary structure of the protein was mainly-helix and random coil.Phylogenetic analysis showed that R2R3-MYB of M.horridula was divided into 24 subgroups,of which 18 subgroups were clustered with each subgroup of Arabidopsis thaliana.Among the 106 MYB transcription factors,the expression levels of 28 transcription factors were increased with elevation,and 11 transcription factors were 收稿日期：2022-08-14 基金项目：西藏自治区科技厅中央引导地方项目（XZ202001YD0028C，XZ202102YD0031C）；西藏大学研究生“高水平人才培养计划”（2020-GSP-S051）作者简介：郭佳妮（1996），女，硕士研究生，研究方向为青藏高原地区藏药植物生物多样性和分子进化。E-mail:*通信作者：丁亚丽，实验师，主要从事药用植物研究。E-mail: 刘 星，教授，博士，主要从事极端环境条件下物种适应性进化机制研究，E-mail: 1562 中草药 中草药 2023 年年 3 月月 第第 54 卷卷 第第 5 期期 Chinese Traditional and Herbal Drugs 2023 March Vol.54 No.5 decreased with elevation.Conclusion In this study,the MYB transcription factor family of M.horridula was identified and analyzed based on RNA sequencing data,which provided a basic data for growing development and regulatory mechanisms to cope with the extreme environment in the plateau of MYB transcription factors family in M.horridula.Key words:Meconopsis horridula Hook.f.et Thoms.;MYB transcription factor;bioinformatics analysis;gene expression;-helix 转录因子是一类重要的基因表达调控因子，通常具有 DNA 结合结构域、反转录激活结构域、核定位信号和寡聚位点，能够调控特定基因的转录与表达。在转录因子家族中，MYB 转录因子数量众多、功能多样，是植物中最重要的转录因子家族之一1，MYB 转录因子家族具有高度保守的 DNA 结合结构域，该保守结构域由 14 个串联且不完全重复的 R 基序组成，每一个 R 基序编码 5053 个氨基酸残基，经过折叠形成 HTH 的螺旋-转角-螺旋结构2。MYB 转录因子依据其 N 端含有的特有保守基序的数量划分为 1R-MYB（MYB-related）、2R-MYB（R2R3-MYB）、3R-MYB（R1R2R3-MYB）和 4R-MYB 4 个亚家族3，其中 2R-MYB 是植物中最常见和目前功能研究最多的亚家族4-5。MYB转录因子作为调控生长发育、次级代谢物和胁迫响应的关键调控因子6，在植物应对高盐、干旱、极端温度和营养缺乏等非生物胁迫方面具有重要意义7-8。目前，MYB 转录因子在植物中得到了广泛研究，Cao 等9过表达苹果 MdoMYB121 基因显著增强了转基因番茄和苹果植株对高盐、干旱和低温胁迫的耐受性；Cao 等10通过外源过表达杨梅MrMYB12 基因增加了烟草中黄酮醇的积累，从而减少了花青素的合成，产生淡粉色和纯白色的花；Zhang 等11发现在胁迫环境下，拟南芥 AtMYB49基因可以调节叶片角质层的沉积，从而调控植株的耐盐性；Vannini 等12将水稻 OsMYB4 基因在拟南芥中过表达显著的提高了转基因植株的耐寒性和抗冻性；Feng 等13发现拟南芥 AtMYB68 基因在根中柱鞘细胞中的特异表达能参与调节木质素的生成，影响植株根系发育。多刺绿绒蒿 Meconopsis horridula Hook.f.et Thoms.为罂粟科绿绒蒿属一年生草本植物，叶全部基生，叶片披针形，花芽近球形，主根肥厚而延长，生长于海拔 36005100 m 以上的草甸、高山和流石滩地带，在中国主要分布于西藏、甘肃西部、青海东部至南部和四川西部等高原地区。多刺绿绒蒿作为传统藏药，具有清热止痛、活血化瘀等功效，被藏医广泛用于治疗头伤、骨折和跌打损伤等疾病14。现代药理学研究表明，多刺绿绒蒿在抗病毒、抗肿瘤及心肌保护方面也有重要疗效15-16。李长山等17对多刺绿绒蒿乙醇提取物进行抗病毒活性测试，结果显示其提取物可以抑制甲型流感病毒。郭志琴18发现多刺绿绒蒿乙醇提取物对心肌缺血导致的血脂紊乱和心功能下降具有一定改善作用。多刺绿绒蒿具有丰富的次级代谢产物，目前从多刺绿绒蒿中分离得到黄酮类、萜类、生物碱类等化合物，其中黄酮类物质作为重要的药效物质，其含量与生长环境密切相关19-22，在高原环境下黄酮类物质的积累，有助于植物抵御强辐射所造成的氧化损伤23-24。近年来多刺绿绒蒿的研究大多集中在化学成分鉴定及临床医药方面，对其如何应对高原极端环境的适应性进化及次级代谢物的调控机制却鲜有报道25。本研究基于转录组数据鉴定了多刺绿绒蒿MYB 转录因子家族成员，对其理化性质、二级结构、保守基序、系统进化关系和表达模式进行分析，并预测了部分多刺绿绒蒿 MYB 转录因子的功能，筛选出可能参与黄酮类代谢及非生物胁迫等方面的 MYB 转录因子，为进一步揭示和深入研究 MYB 转录因子在多刺绿绒蒿的生长发育、次生代谢及胁迫响应机制等方面提供理论依据和基础数