中药火麻仁基原植物大麻LBD基因家族成员的鉴定与表达分析

王震¹米要磊²孟祥霄²万会花²季爱加³孙伟²马伟¹

1. 黑龙江中医药大学药学院 2. 中国中医科学院中药研究所 3. 广州中医药大学中药学院

摘要：LBD（lateral organ boundaries）转录因子在植物生长发育和次生代谢调控中起着重要作用。为了发掘大麻LBD基因的功能,该研究在基因组和转录组水平上利用生物信息学手段,对大麻LBD基因家族进行系统鉴定,并对其表达模式进行分析。结果表明,大麻LBD基因家族含有32个成员,可分成2大类,7亚族,ClassⅠ分为5个亚族分别是ClassⅠ_a至ClassⅠ_e,ClassⅡ分为2个亚族分别是ClassⅡ_a和ClassⅡ_b;理化性质分析显示,大麻LBD基因家族编码的氨基酸数目为172～356,等电点为4.92～9.43,相对分子质量为18 862.92～40 081.33,大部分成员定位于细胞核中;染色体定位显示32个成员不均一地分布在大麻的10条染色体上;LBD转录因子结构域、基因结构和Motifs相对保守,不同类成员特征相近;基因上游启动子区含有多种植物激素及环境因子相关的顺式作用元件,表明LBD基因的表达可能会受到激素和外界环境因素的诱导;大麻LBD基因在ZYS品种（低四氢大麻酚,高二氢大麻酚）茎、叶、花的表达模式不同,LBD基因家族成员主要在ZYS品种的花和茎中表达,而在叶中表达的成员很少;ClassⅡ成员CsLBD21和CsLBD23在花和茎中表达,CsLBD8和CsLBD18在花、茎和叶中均有表达,这些基因可能参与大麻的生长发育发育进而影响大麻素的生物合成。该研究为后续大麻LBD基因家族的功能研究奠定了基础。

关键词：

大麻; LBD基因家族; 基因表达; 系统进化;

基金资助：

黑龙江中医药大学优秀创新人才领军人才项目（2018RCL09）；黑龙江省中药资源普查项目（058021）；哈尔滨市科技创新人才青年后备人才专项基金项目（2017RAQXJ127）；国家中医药管理局全国中药资源普查项目（GZY-KJS-2018-004）；中央级公益性科研院所基本科研业务费专项（ZXKT19019）；