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Cloning and Expression Analysis of SmMYC2, a bHLH Transcription Factor Gene from Salvia miltiorrhiza Bunge

丹参bHLH转录因子基因SmMYC2的克隆和表达分析



全 文 :植物科学学报  2016ꎬ 34(2): 246~254
Plant Science Journal http: / / www.plantscience.cn
DOI:10􀆰 11913 / PSJ􀆰 2095 ̄0837􀆰 2016􀆰 20246
周文平ꎬ 王怀琴ꎬ 郭晓荣ꎬ 杨新兵ꎬ 化文平ꎬ 曹晓燕. 丹参 bHLH转录因子基因 SmMYC2 的克隆和表达分析[ J] . 植物科学学报ꎬ 2016ꎬ 34
(2): 246-254
Zhou WPꎬ Wang HQꎬ Guo XRꎬ Yang XBꎬ Hua WPꎬ Cao XY. Cloning and expression analysis of SmMYC2ꎬ a bHLH transcription factor
gene from Salvia miltiorrhiza Bunge[J] . Plant Science Journalꎬ 2016ꎬ 34(2): 246-254
丹参 bHLH转录因子基因 SmMYC2的克隆和表达分析
周文平1ꎬ 王怀琴1ꎬ 郭晓荣1ꎬ 杨新兵1ꎬ 化文平2ꎬ 曹晓燕1∗
(1. 药用资源与天然药物化学教育部重点实验室ꎬ 西北濒危药材资源开发国家工程实验室ꎬ 陕西师范大学ꎬ
西安 710062ꎻ 2. 陕西学前师范学院生物科学与技术系ꎬ 西安 710061)
摘  要: MYC2是植物茉莉酸类激素响应途径中的核心转录因子ꎬ 在植物防御反应、 次生代谢调控及生长发育过
程中均有重要的调控作用ꎮ 基于丹参转录组和基因组 survey序列ꎬ 本研究克隆了丹参转录因子 MYC2 的基因序
列ꎬ 并命名为 SmMYC2 (GenBank No. KJ945636)ꎮ SmMYC2基因的 cDNA序列长度为 1910 bpꎬ 开放阅读框
(ORF)的长度为 1809 bpꎬ 编码 602个氨基酸ꎬ 无内含子ꎻ 该基因编码蛋白与烟草、 番茄等植物的 MYC2 蛋白
具有较高的同源性ꎻ SmMYC2蛋白无跨膜结构域、 信号肽等结构ꎮ 实时荧光定量 PCR检测结果显示ꎬ SmMYC2
在丹参的根、 茎、 叶、 花中均有表达ꎬ 并且在根和茎中的表达量更高ꎻ 此外ꎬ 该基因表达受茉莉酸甲酯、 光和
机械损伤的诱导ꎬ 但受赤霉素的抑制ꎮ 本实验结果为进一步探讨 SmMYC2 基因在丹参中的生物学功能奠定了
基础ꎮ
关键词: 丹参ꎻ MYC2ꎻ bHLHꎻ 表达模式分析
中图分类号: Q78          文献标识码: A          文章编号: 2095 ̄0837(2016)02 ̄0246 ̄09
      收稿日期: 2015 ̄11 ̄05ꎬ 退修日期: 2015 ̄12 ̄03ꎮ
  基金项目: 陕西省自然科学基金项目(2014JQ3107)ꎻ 中央高校基本科研业务费专项资金项目(GK201302043)ꎻ 陕西学前师范学院
基金(2014DS010)ꎮ
This work was supported by grants from the Natural Science Foundation of Shaanxi Province (2014JQ3107)ꎬ Fundamental Re ̄
search Funds for the Central Universities (GK201302043)ꎬ and Foundation of Shaanxi Xueqian Normal University (2014DS010) .
  作者简介: 周文平(1989-)ꎬ 女ꎬ 硕士研究生ꎬ 研究方向为植物次生代谢调控机理(E ̄mail: zhouwp1226@163􀆰 com)ꎮ
  ∗通讯作者(Author for correspondence􀆰 E ̄mail: caoxiaoyan@snnu􀆰 edu􀆰 cn)ꎮ
Cloning and Expression Analysis of SmMYC2ꎬ a bHLH
Transcription Factor Gene from Salvia miltiorrhiza Bunge
ZHOU Wen ̄Ping1ꎬ WANG Huai ̄Qin1ꎬ GUO Xiao ̄Rong1ꎬ
YANG Xin ̄Bing1ꎬ HUA Wen ̄Ping2ꎬ CAO Xiao ̄Yan1∗
(1. Key Laboratory of the Ministry of Education for Medicinal Resources and Natural Pharmaceutical Chemistryꎬ National
Engineering Laboratory for Resource Development of Endangered Crude Drugs in Northwest of Chinaꎬ Shaanxi
Normal Universityꎬ Xi’an 710062ꎬ Chinaꎻ 2. Department of Life Sciences and Technologyꎬ
Shaanxi Xueqian Normal Universityꎬ Xi’an 710061ꎬ China)
Abstract: MYC2 is a core transcription factor in the response procedure of jasmonic acid
hormones. It plays an important role in regulating plant defense responsesꎬ secondary
metabolism and growth and development processes. Based on Salvia miltiorrhiza Bunge
transcriptomes and genome survey sequencesꎬ the MYC2 gene transcription factor in S.
miltiorrhiza was cloned and named SmMYC2 (GenBank accession number: KJ945636) . The
cDNA sequence length of SmMYC2 was 1910 bp with no intronsꎬ and the open reading frame
(ORF ) was 1809 bpꎬ encoding 602 amino acids. Moreoverꎬ SmMYC2 contained no
membrane ̄spanning domains or signal peptidesꎬ and had high homology with MYC2 of
tobacco and tomato. Quantitative real ̄time PCR analysis showed that SmMYC2 was expressed
in the rootsꎬ stemsꎬ leaves and flowers of S. miltiorrhizaꎬ with the highest levels of expression
observed in the roots and stems. In additionꎬ the expression of SmMYC2 could be induced by
methyl jasmonateꎬ light and woundingꎬ but could be repressed by gibberellin. The present
study will be helpful for further functional research of SmMYC2 in S. miltiorrhiza.
Key words: Salvia miltiorrhiza Bungeꎻ MYC2ꎻ bHLHꎻ Expression pattern analysis
    丹参 ( Salvia miltiorrhiza Bunge) 为唇形科
(Labiatae)多年生草本植物ꎬ 首载于«神农本草
经»ꎬ 其干燥的根及根茎是我国著名的常用大宗药
材ꎬ 具有祛瘀止痛、 养血安神之效[1-3]ꎮ 丹参的有
效成分主要分脂溶性(包括多种菲醌类物质)和水
溶性(多为多聚酚酸类成分)两类[4]ꎬ 具有保护血
管内皮细胞、 抗心律失常、 抗动脉粥样硬化、 改善
微循环、 保护心肌、 抑制和解除血小板聚集、 增加
冠脉流量、 提高机体耐缺氧能力、 抑制胶原纤维的
产生和促进纤维蛋白的降解、 清除自由基、 抗炎以
及保护肝细胞等作用[5]ꎬ 被认为是中药研究的理
想模式生物[6]ꎮ
bHLH蛋白质因具有保守的碱性螺旋 ̄环 ̄螺旋
(basic Helix ̄Loop ̄Helixꎬ bHLH)结构域而得名ꎬ
是一类含有众多成员的转录因子家族ꎻ 广泛存在于
各种生物中[7]ꎬ 并且在植物表皮分化、 响应环境
胁迫或次生代谢调控过程中发挥着重要作用[8-10]ꎮ
利用生物信息学以及基因组学等方法ꎬ 对一些重要
物种(包括大部分模式植物)进行研究发现ꎬ 烟草
(Nicotiana tabacum L.)、 水稻(Oryza sativa L.)、
拟南芥(Arabidopsis thaliana L.)和葡萄(Vitis vin ̄
fera L.) 中分别含有 190、 180、 164、 191 个
bHLH 转录因子[11]ꎻ 继丹参中 SmbHLH1[12] 和
SmbHLH93[13]两条 bHLH 类转录因子基因相继被
克隆后ꎬ Zhang等[14]基于全基因组测序和分析从
丹参中鉴定出 127条 bHLH转录因子基因ꎮ
基于作者所在课题组建立的丹参转录组数据库
和基因组 Survey 数据库ꎬ 本研究从丹参中克隆了
1条 bHLH 类转录因子基因 SmMYC2ꎻ 生物信息
学分析结果显示ꎬ 该基因编码的蛋白质与烟草、 番
茄(Solanum lycopersicum Mill.)等植物的 MYC2
蛋白具有较高的同源性ꎻ 通过比较发现ꎬ Zhang
等[14]鉴定的 127条 bHLH 转录因子基因不包含本
实验克隆的 SmMYC2ꎬ 即该基因的克隆是对丹参
中 bHLH 类转录因子基本信息的补充和完善ꎮ
SmMYC2 作为一条新的 bHLH 家族基因ꎬ 其生
物学功能未知ꎬ 但生物信息学分析结果显示ꎬ
SmMYC2编码的氨基酸序列与长春花(Catharan ̄
thus roseus L.)、 烟草中具有次生代谢调控功能的
MYC2具有较高同源性ꎬ 故我们推测 SmMYC2 参
与丹参的次生代谢调控ꎮ 本研究拟对 SmMYC2 进
行克隆和生物信息学分析ꎬ 并利用实时荧光定量
PCR 技术检测该基因在丹参不同器官以及不同处
理条件下的表达模式ꎬ 为进一步深入研究
SmMYC2的生物学功能提供参考ꎮ
1  材料与方法
1􀆰 1  实验材料
丹参(Salvia miltiorrhiza Bunge)种子于 2013
年 10月采自陕西商洛丹参药材种植基地ꎮ
丹参实生苗的培育: 丹参种子的萌发处理及培
养条件参照周宏骏等[13]的方法ꎬ 其中人工气候箱
(宁波ꎬ RXZ 型 ̄500D)的培养条件: 温度为(25 ±
2)℃ꎬ 光周期为 16 h 光照 / 8 h 黑暗ꎬ 光照强度
2000 lxꎬ 湿度约 80%ꎻ 然后将培养 60 d的丹参幼
苗进行以下 4 种胁迫处理: 500 μmol / L 茉莉酸甲
酯(methyl jasmonateꎬ MeJA)、 黑暗处理 3 d 后
进行持续光照(光照强度为 4000 lx)、 50 μmol / L
赤霉素(Gibberellinꎬ GA3)和机械伤害处理ꎬ 培养
条件不变ꎮ 取 2 年生丹参(盛花期)的根、 茎、 叶
和花ꎬ 并经液氮速冻后-80℃保存、 备用ꎮ
1􀆰 2  主要试剂
DNA提取试剂盒购自北京天根生化科技有限
公司ꎻ 质粒、 RNA 提取和凝胶回收试剂盒购自
OMEGA 公司ꎻ pMD19 ̄T simple vector、 LA Taq
酶、 SYBR Green Ⅱ Premix Ex Taq和反转录试剂
盒购自宝生物工程(大连)有限公司ꎮ 引物合成及
测序由北京奥科鼎盛生物科技有限公司完成ꎮ 大肠
杆菌 DH5α为作者所在课题组保存ꎮ
1􀆰 3  实验方法
1􀆰 3􀆰 1  SmMYC2基因的克隆
提取丹参幼苗(培养 60 d)的 DNA 和 RNAꎬ
742  第 2期                  周文平等: 丹参 bHLH转录因子基因 SmMYC2的克隆和表达分析
并按照反转录试剂盒 PrimeScript® RT reagent Kit
说明书将 RNA 反 转 录 为 cDNAꎮ 根据丹参基因
组 survey 数据库中 scaffold2724 基因序列ꎬ 采用
Primer Premier 5􀆰0软件设计引物(SmMYC2 ̄F: 5′ ̄
ATGGAATGATTGATTACCGCAC ̄3′和 SmMYC2 ̄R:
5′ ̄GGAGGAAACTAGACACAAAATACACC ̄3′)ꎬ
并在 DNA 和 cDNA 水平上进行 PCR 扩增ꎮ PCR
反应程序为: 95℃预变性 3 minꎻ 95℃变性 30 sꎬ
58℃退火 45 sꎬ 72℃延伸 130 sꎬ 33 个循环ꎻ
72℃延伸 10 minꎮ
1􀆰 3􀆰 2  SmMYC2蛋白的生物信息学分析
利用生物信息学在线分析软件 ProtParam
(http: / / web.expasy.org/ protparam/ )预测 SmMYC2
蛋白的理化性质ꎻ TMHMM2􀆰0 Server ( http: / /
www. ̄cbs. dtu. dk / services / TMHMM / )预测该蛋
白的跨膜结构ꎻSignalP(http: / / www.cbs.dtu.dk /
services / SignalP / )预测该蛋白的信号肽ꎻSOPMA
(http: / / nhjy.hzau.edu.cn / kech / swxxx / jakj / dian ̄
zi / Bioinf7/ Expasy / Expasy8.htm)及 SWISS ̄MODEL
( http: / / swissmodel. expasy. org / interactive ) 对
SmMYC2蛋白的二级结构和三维结构进行分析ꎻ
PROSCAN 进行功能位点的查找 ( http: / / npsa ̄
pbil. ibcp. fr / cgi ̄bin / npsa _auto ̄mat. pl? page = /
NPSA / npsa_proscan.html)ꎻ Clustal W 在线工具
对 SmMYC2 氨基酸序列进行比对ꎮ 采用 MEGA
5􀆰 2 软件构建不同植物物种MYC2蛋白序列的分子
进化树ꎮ
1􀆰 3􀆰 3  SmMYC2基因的表达分析
分别提取 2年生丹参的根、 茎、 叶、 花以及不
同胁迫处理的丹参幼苗 RNAꎬ 并按照反转录试剂
盒 PrimeScript® RT reagent Kit 说明书将 RNA 反
转录为 cDNAꎬ 再以稀释 50 倍的 cDNA 为模板进
行实时定量 PCR 反应ꎮ 以丹参持家基因 Ubiquitin
为内 参 ( SmUbiquitin ̄F: 5′ ̄ACCCTCACGGGG ̄
AAGACCATC ̄3′和 SmUbiquitin ̄R: 5′ ̄ACCACG ̄
GAGACGGAGGACAAG ̄3′)ꎬ 对 SmMYC2基因表
达量进行分析ꎮ 运用 Premer Premier 5􀆰 0 软件设
计实时定量 PCR 扩增引物 ( SmMYC2 ̄F: 5′ ̄
GAGAAGCGATGTAGTTGTGG ̄3′和 SmMYC2 ̄R:
5′ ̄GGGTTCACGACTCTGCTACT ̄3′)ꎮ 实时定量
RT ̄PCR 反应程序: 95℃变性 3 minꎻ 95℃变性
10 sꎬ 60℃退火延伸 25 sꎬ 45 个循环ꎬ 并收集荧
光信号ꎮ 每个样品至少设置 3 次技术重复ꎻ 运用
“比较 Ct 法的相对定量”法分析数据ꎬ 并用软件
SPSS17􀆰0分析基因表达量的显著性差异ꎮ
2  结果与分析
2􀆰 1  SmMYC2基因克隆及 cDNA序列分析
由图 1可见ꎬ DNA 和 cDNA 水平上的扩增片
段长度一致ꎮ 将扩增产物连入 pMD19 ̄T simple 载
体后ꎬ 测序结果显示: SmMYC2 基因 cDNA 全长
为 1910 bpꎻ 经 DNAstar 对开放阅读框 ( open
reading frameꎬ ORF ) 进行查找和翻译ꎬ 发现
SmMYC2的 ORF长度为 1809 bpꎬ 编码 602个氨
基酸残基ꎬ 无内含子ꎮ 将 SmMYC2 序列提交至
GenBank数据库ꎬ 其注册号为 KJ945636ꎮ
M 1 2
2
1
0.75
kb
M: DL2000 markerꎻ 1. PCR amplification of DNA fragmentꎻ
2. PCR amplification of cDNA fragment.
图 1  丹参 SmMYC2扩增产物的凝胶电泳检测
Fig􀆰 1  Agarose gel electrophoretic analysis of PCR
amplification products of SmMYC2
2􀆰 2  SmMYC2蛋白的生物信息学分析及预测
2􀆰 2􀆰 1  SmMYC2 编码蛋白的同源性对比及系统
发育分析
Blast X 序列同源对比结果显示ꎬ SmMYC2
编码蛋白与其他植物中 MYC2 具有较高的同源
性ꎬ 例如ꎬ 与白花丹参 ( S􀆰 miltiorrhiza f􀆰 albaꎬ
GenBank No􀆰 AHN63211􀆰1)、 芝麻(Sesamum in ̄
dicumꎬ XP_011082365􀆰1)、 烟草(Nicotiana taba ̄
cumꎬ ADH04268􀆰1)、 葡萄(Vitis viniferaꎬ XP_002 ̄
280253􀆰1)、 番茄 (Solanum lycopersicumꎬ XP_004 ̄
245895􀆰 2 )、 咖 啡 ( Coffea canephoraꎬ CDP ̄
13028􀆰 1)等物种中 MYC2 的氨基酸序列一致性分
别为 95%、 69%、 59%、 60%、 59%、 59%ꎮ 分析
SmMYC2的氨基酸序列保守结构域发现ꎬ 第 72 ~
842 植 物 科 学 学 报 第 34卷 
251 aa 处为 MYC 转录因子的 N 端区ꎬ 第 435 ~
486 aa处具有典型的与 DNA结合的 HLH结构域ꎮ
采用 Clustal W 及在线工具 PROSCAN 对
MYC2蛋白进行多序列比对分析和功能位点的查
找ꎬ 发现不同物种间的 MYC2 蛋白具有较高的保
守性ꎬ 其功能域的氨基酸组成也高度相似(图 2)ꎮ
在序列比对的基础上ꎬ 参考植物 bHLH 分类[7]ꎬ
因 SmMYC2蛋白具有保守的motif 7结构域ꎬ 我们
将其划分为 bHLH 家族 26 个亚族的Ⅲ(d + e)类
成员ꎮ
Nicotiana attenuata
Solanum tuberosum
Salvia miltiorrhiza
Vitis vinifera
Catharanthus roseus
Arabidopsis thaliana
Consensus
( )
( )
( )
( )
( )
( )
AGL98100.1
XP_006352856.1
AIO09733.1
XP_002280253.1
AAQ14332.1
NP_174541.1
Nicotiana attenuata
Solanum tuberosum
Salvia miltiorrhiza
Vitis vinifera
Catharanthus roseus
Arabidopsis thaliana
Consensus
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Nicotiana attenuata
Solanum tuberosum
Salvia miltiorrhiza
Vitis vinifera
Catharanthus roseus
Arabidopsis thaliana
Consensus
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Nicotiana attenuata
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Salvia miltiorrhiza
Vitis vinifera
Catharanthus roseus
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Salvia miltiorrhiza
Vitis vinifera
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Arabidopsis thaliana
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Salvia miltiorrhiza
Vitis vinifera
Catharanthus roseus
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Nicotiana attenuata
Solanum tuberosum
Salvia miltiorrhiza
Vitis vinifera
Catharanthus roseus
Arabidopsis thaliana
Consensus
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Nicotiana attenuata
Solanum tuberosum
Salvia miltiorrhiza
Vitis vinifera
Catharanthus roseus
Arabidopsis thaliana
Consensus
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Nicotiana attenuata
Solanum tuberosum
Salvia miltiorrhiza
Vitis vinifera
Catharanthus roseus
Arabidopsis thaliana
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AIO09733.1
XP_002280253.1
AAQ14332.1
NP_174541.1
45
66
54
43
59
46
122
150
120
114
136
115
205
232
198
193
217
199
290
311
282
277
296
283
344
385
333
350
380
354
426
464
383
422
455
412
508
547
460
505
540
476
583
625
529
590
621
553
656
702
602
663
698
623
motif 7
bHLH domain
图 2  丹参 SmMYC2与不同植物中 MYC2蛋白的氨基酸序列比对
Fig􀆰 2  Multiple alignment of SmMYC2 amino acid sequences from Salvia miltiorrhiza
with those of MYC2 proteins from other plants
942  第 2期                  周文平等: 丹参 bHLH转录因子基因 SmMYC2的克隆和表达分析
    利用 MEGA 5􀆰2软件并选取 Neighbor ̄Joining
方法ꎬ 构建了不同物种的 MYC2 及 bHLH 家族蛋
白的分子进化树 (图 3 )ꎮ 结 果 显 示ꎬ 丹 参
SmMYC2与其变种白花丹参中 MYC2 的亲缘关系
最近ꎬ 其次与长春花、 番茄、 马铃薯和烟草的
MYC2亲缘关系较近ꎮ
2􀆰 2􀆰 2  SmMYC2编码蛋白的理化性质分析
利用 ProtParam 软件预测 SmMYC2 蛋白质的
理化性质ꎬ 结果显示该蛋白属于不稳定的酸性亲水
蛋白ꎬ 其相对分子质量为 65􀆰93 kDꎬ 理论等电点
为 5􀆰46ꎬ 不稳定系数为 52􀆰29ꎮ 通过 SOPMA 程序
预测的 SmMYC2 氨基酸序列的二级结构中ꎬ α ̄螺
旋占 36􀆰21%ꎬ β ̄转角占 5􀆰15%ꎬ 不规则卷曲占
41􀆰03%ꎬ 延伸链占 19􀆰61%ꎮ TargetP 1􀆰1 Server 分
析结果显示ꎬ SmMYC2编码蛋白无剪切位点ꎮ 利用
TMHMM 2􀆰0 Server对 SmMYC2蛋白的跨膜结构域
进行预测ꎬ 发现该蛋白没有跨膜区段ꎻ SignalP 3􀆰0
Server预测也显示ꎬ SmMYC2蛋白没有信号肽ꎬ 故
推测 SmMYC2为非分泌、 非跨膜类蛋白ꎮ
2􀆰 3  SmMYC2基因在丹参不同器官中的表达分析
以 2年生丹参(盛花期)的根、 茎、 叶、 花为材
料ꎬ 选取 Ubiquitin 作为内参基因ꎬ 对 SmMYC2 在
丹参不同器官中的表达水平进行实时荧光定量 PCR
检测ꎮ 结果显示(图 4)ꎬ SmMYC2主要在丹参根和
茎中表达ꎬ 而在叶和花中的表达量相对较少ꎬ 表明
该基因可能在丹参根和茎中发挥着重要作用ꎮ
100
100
100
100
100
99
88
99
73
73
89 62
99
90
72
47
28
77
SlMYC AGZ94899.1( )
StMYC2-like XP 006352856.1( _ )
NaMYC2 AGL98100.1( )
CrMYC2 AAQ14332.1( )
SmMYC2 KJ945636( )★
!"#$ ( )MYC2 AHN63211.1
GmMYC2-like XP 003516794.1( _ )
CsMYC2-like XP 004148475.1( _ )
VvMYC2-like XP 002280253.1( _ )
PmMYC2 XP 008238247.1( _ )
AtMYC2 NP 174541.1( _ )
BnMYC2 XP 013735805.1( _ )
AaMYC2 AK062850.1( )
TfbHLH1 AGL98426.1( )
GbMYC1 BAJ17663.1( )
DpbHLH BAJ33516.1( )
GhMYC1 CAA07615.1( )
IbbHLH1 AFV33951.1( )
TfbHLH BAN17386.1( )
PsbHLH AIU98518.1( )
PabHLH33 AJB28483.1( )
分支上的数字代表自展值.
Numbers on branches of the evolutionary tree represent bootstrap values. GenBank No. is in parentheses. SlMYC:
Solanum lycopersicumꎻ StMYC2 ̄like: S. tuberosumꎻ NaMYC2: Nicotiana attenuataꎻ CrMYC2: Catharanthus ro ̄
seusꎻ SmMYC2: Salvia miltiorrhizaꎻ GmMYC2 ̄like: Glycine maxꎻ CsMYC2 ̄like: Cucumis sativusꎻ VvMYC2 ̄like: Vi ̄
tis viniferaꎻ PmMYC2: Prunus mumeꎻ AtMYC2: Arabidopsis thalianaꎻ BnMYC2: Brassica napusꎻ AaMYC2: Artemi ̄
sia annuaꎻ TfbHLH1: Tulipa fosterianaꎻ GbMYC1: Gynura bicolorꎻ DpbHLH: Dahlia pinnataꎻ GhMYC1: Gerbera
hybrid cultivarꎻ IbbHLH1: Ipomoea batatasꎻ TfbHLH: Torenia fournieriꎻ PsbHLH: Paeonia suffruticosaꎻ
PabHLH33: Prunus avium.
图 3  丹参 SmMYC2与其他物种 bHLH类蛋白的系统进化树
Fig􀆰 3  Phylogenetic analysis of SmMYC2 from Salvia miltiorrhiza and bHLH proteins from other plants
052 植 物 科 学 学 报 第 34卷 
1.4
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不同小写字母表示基因相对表达量在 P < 0􀆰05 水平上
差异显著ꎮ 下同ꎮ
Different normal letters indicate significant differences
among gene relative expression levels at the P < 0􀆰05
level. Same below.
图 4  SmMYC2在丹参不同器官中的表达水平
Fig􀆰 4  Gene expression level of SmMYC2 in
different organs of Salvia miltiorrhiza
2􀆰 4  不同胁迫条件下 SmMYC2的表达模式
茉莉酸类物质是一类内源性植物激素ꎬ 具有重
要的生理功能ꎬ 如可以诱导多种植物次生代谢物质
的合成[15]ꎮ 实时荧光定量 RT ̄PCR 检测结果显示
(图 5)ꎬ 茉莉酸甲酯(MeJA)、 光、 机械损伤能促
进 SmMYC2 基因表达ꎬ 赤霉素抑制该基因的表
达ꎮ 500 μmol / L MeJA 处理丹参幼苗 1 h 时ꎬ
SmMYC2 基因表达量显著升高ꎻ 在处理 2 h 时略
有下降ꎬ 但之后 SmMYC2 表达量回升ꎬ 且在处
理 8 h时达到最大值(图 5: A)ꎮ 光处理可诱导
SmMYC2 基因的表达(图 5: B)ꎬ 但在 4000 lx
强光处理 2 h时该基因的表达量与对照无明显变
化ꎻ 光处理 4 h 后 SmMYC2 基因表达量迅速上
升ꎬ 并在处理 10 h 时达到最高值(约为对照的
2􀆰 5 倍)ꎻ 强光处理 12 h 后该基因表达量又逐渐
降低ꎮ 50 μmol / L 赤霉素处理 6 h 内ꎬ SmMYC2
基因表达量整体呈下降趋势(图 5: C)ꎮ 由图 5:
D可见ꎬ 机械伤害处理 0􀆰5 h 内ꎬ SmMYC2 基因
表达量显著升高ꎬ 但之后呈下降趋势ꎻ 与对照相
比ꎬ 机械伤害处理后该基因的整体表达水平呈升
高趋势ꎮ
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A: 500 μmol / L茉莉酸甲酯ꎻ B: 光照ꎻ C: 50 μmol / L赤霉素ꎻ D: 机械伤害ꎮ
A: 500 μmol / L methyl jasmonateꎻ B: Lightꎻ C: 50 μmol / L gibberellinꎻ D: Wounding.
图 5  不同胁迫条件下丹参 SmMYC2的表达水平变化
Fig􀆰 5  Changes in gene expression level of SmMYC2 from Salvia miltiorrhiza under different induction conditions
152  第 2期                  周文平等: 丹参 bHLH转录因子基因 SmMYC2的克隆和表达分析
3  讨论
茉莉酸(JA)在调控植物机械伤害、 昆虫取食
及病原菌的防御反应中占有主导地位[16ꎬ17]ꎬ 目前
在拟南芥中对 JAs信号转导途径的研究较为清楚ꎬ
并认为 COI1 ̄JAZs ̄MYC2 复合体模型是其信号转
导途径的一个核心调控模型[18ꎬ19]ꎮ 许多研究报
道[20-22]ꎬ 在植物正常生长状态下 JAZ(Jasmonate
ZIM ̄domain)蛋白通过结合 MYC2 而抑制其转录
活性ꎬ 导致茉莉酸信号途径处于关闭状态ꎻ 而在昆
虫或病原菌侵害情况下ꎬ 植物会在短时内合成大量
有活性的茉莉酸物质ꎬ 促使 COI1(Coronatine In ̄
sensitive 1)和 JAZ蛋白相互作用并将 JAZ 蛋白降
解ꎬ 从而释放出 MYC2ꎮ MYC2可诱导一些相关的
抗性基因表达ꎬ 在 JAs 信号转导途径的整个调控
过程中ꎬ 转录因子 MYC2扮演着非常重要的角色ꎮ
MYC2因含有高度保守的 bHLH结构域而属于
bHLH类转录因子家族ꎮ MYC2 是茉莉酸信号转导
途径中的核心转录因子ꎬ 在植物防御反应、 次生代
谢调控及生长发育过程中均有重要的调控作用[23]ꎮ
近年来ꎬ 在拟南芥[24ꎬ25]、 番茄[26]、 烟草[27ꎬ28]、 长
春花[29]等多种植物中克隆了 MYC2 基因ꎬ 并对其
与次生代谢产物合成的关系以及激素应答的相关代
谢途径进行了研究ꎮ 例如ꎬ 拟南芥 MYC2 能正调
控许多受 JA诱导的抗虫基因ꎬ 从而增强植物对虫
害的抵御能力[30]ꎻ 可结合在病原防御基因 PDF1􀆰2
的启动子上ꎬ 负调控其表达ꎬ 从而调节植物防御反
应[22ꎬ31ꎬ32]ꎻ 还可以通过正调控 MYB75、 EGL3 等
基因的表达影响黄酮类的生物合成[32]ꎮ 烟草中尼
古丁的生物合成也需要 NtMYC2 的参与[33]ꎻ 长春
花 MYC2干涉株系中ꎬ 长春花碱及水苷草碱的含
量均明显下降[34]ꎮ 本研究报道的 SmMYC2为一个
新的 bHLH 类转录因子基因ꎬ 其编码蛋白与长春
花和烟草中 MYC2 具有较高的同源性ꎬ 故推测
SmMYC2与丹参的次生代谢调控相关ꎮ
Boter等[21]利用 Northern blot 方法检测到番
茄 JAMYC2 在 JA 以及机械伤害处理 30 min 后ꎬ
其基因表达量明显升高ꎬ 说明 JAMYC2 表达受 JA
和机械伤害的早期诱导ꎮ 本实验对不同胁迫条件下
丹参 SmMYC2 的表达水平变化进行了实时定量
PCR检测分析ꎬ 结果表明 SmMYC2受 MeJA 以及
机械伤害的早期诱导ꎬ 与番茄 JAMYC2 的基因表
达模式一致ꎮ MeJA 在植物应激反应和次生代谢
调控中起着重要作用ꎬ 其作为外源诱导子可促进
植物次生代谢物的过量积累ꎮ SmMYC2 是否具有
调控丹参脂溶性或水溶性次生代谢成分的含量有
待进一步的实验验证ꎮ 作者所在课题组已构建了
SmMYC2 过表达载体和干涉载体ꎬ 以期获得
SmMYC2过表达或干涉的丹参转基因植株ꎬ 进一
步研究 SmMYC2在丹参中的生物学功能ꎮ
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(责任编辑: 刘艳玲)
452 植 物 科 学 学 报 第 34卷