Page 87 - 《广西植物》2025年第12期

１２ 期 田岳等: 工业大麻 ＷＯＸ 基因家族的全基因组鉴定及表达分析 ２ ２ ２ ９

于榨取油脂ꎬ其韧皮纤维因具备高强度、耐腐蚀等 长过程中可能遭遇多种逆境胁迫ꎬＷＯＸ 基因在植
特性 而 被 广 泛 应 用 于 纺 织 品 和 建 筑 材 料 领 域 物逆境胁迫过程中的作用也逐渐受到关注ꎮ 例
(Ａｎｄｒｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１６)ꎮ 在建筑材料领域ꎬ工业大麻 如ꎬ干旱胁迫可以上调或下调大豆中某些 ＷＯＸ 基
纤 维 与 石 灰 复 合 形 成 的 生 物 基 建 筑 材 料 因的 转 录 丰 度 ( Ｈａｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９ )ꎻ 水 稻 中 的
(ｈｅｍｐｃｒｅｔｅ)因其轻质、隔热和吸湿特性ꎬ已成为可 ＯｓＷＯＸ１１ 通过控制根系生长来提高水稻的耐旱性

持续建筑的研究热点( Ｓｈａｈｚａｄꎬ ２０１２)ꎮ 近年来ꎬ (Ｃｈｅｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１６)ꎻ 马尾松中的 ＰｍＷＯＸ１ 基因
随着基因组学技术的快速发展ꎬ工业大麻的基因 被 脱 落 酸 ( ａｂｓｃｉｓｉｃ ａｃｉｄꎬ ＡＢＡ )、 茉 莉 酸 甲 酯
组研究取得了显著进展ꎮ ｖａｎ Ｂａｋｅｌ 等(２０１１)首次 (ｊａｓｍｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ａｃｉｄꎬＭｅＪＡ)、Ｈ Ｏ 和干旱胁
２ ２
发布了工业大麻的基因组草图ꎬ为后续的功能基 迫显著诱导表达ꎬ并对植物抵御逆境有一定影响
因组学研究奠定了基础ꎮ 然而ꎬ近年来极端气候 ( Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２４)ꎮ 因此ꎬ研究工业大麻 ＷＯＸ
频繁发生致使工业大麻减产ꎬ其中干旱胁迫被确 基因家族的功能不仅可为培育高产抗逆品种开发

认为主要限制因子( Ａｍａｄｕｃｃｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００８ꎻŽｙｄｅｌｉｓ 提供新的思路ꎬ还可为我国工业大麻的发展及育
ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)ꎮ 但是ꎬＳｔａｍｅｎｋｏｖｉｃ ' 等(２０１８) 研究表
种提供理论依据ꎮ
明ꎬ合理施用植物促生微生物会增强植物抗旱性
本研究以工业大麻为研究材料ꎬ利用生物信
并提高植株产量ꎮ 钩状木霉作为一种促生微生
息学技术手段对工业大麻 ＣｓＷＯＸ 基因家族开展其
物ꎬ能增强多酚氧化酶( ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌ ｏｘｉｄａｓｅꎬＰＰＯ)、
理化性质、保守结构域以及表达模式分析ꎬ以探讨
超氧化物歧化酶( ｓｕｐｅｒｏｘｉｄｅ ｄｉｓｍｕｔａｓｅꎬＳＯＤ) 等保
以下问题:(１) 工业大麻中 ＣｓＷＯＸ 基因家族成员
护性清除酶的活性ꎬ降低过氧化氢( Ｈ Ｏ ) 等非酶
２ ２ 数量及理化性质ꎻ(２) 对 ＣｓＷＯＸ 基因家族成员保
类胁迫 标 志 物 的 水 平ꎬ 从 而 增 强 植 株 整 体 抗 性
守结构域、系统进化树、保守基序、顺式作用元件
(Ａｂｄｅｌｋｈａｌｅｋ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２２)ꎮ Ｂａｅ 等(２００９)研究发
等进行分析ꎻ(３) 工业大麻 ＣｓＷＯＸ 基因家族成员
现ꎬ钩状木霉( Ｔｒｉｃｈｏｄｅｒｍａ ｈａｍａｔｕｍ) 通过分泌吲
在不同部位及干旱胁迫和钩状木霉处理下的表达
哚乙酸( ｉｎｄｏｌｅａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄꎬＩＡＡ)ꎬ显著促进可可幼
变化情况ꎮ 本研究旨在筛选工业大麻的 ＷＯＸ 基
苗根系生物量和侧根数量的增加ꎬ并能延迟植物
因ꎬ探究其协同提升纤维产量与植株抗性的分子
对 干 旱 胁 迫 的 响 应ꎻ 此 外ꎬ Ｋęｐｃｚｙńｓｋａ 和
机制ꎬ以期为多性状协同育种提供靶点ꎬ也为进一
Ｋａｒｃｚｙńｓｋｉ(２０２０)研究表明ꎬ促生微生物增加植株
步解析工业大麻中 ＷＯＸ 基因的功能及其机制提
产量及抗性的主要机理是通过合成吲哚类似物诱
供一定的参考ꎮ
导 ＷＯＸ５ 基因的表达ꎬ进而调控细胞周期ꎮ 然而ꎬ
钩状木霉通过 ＷＯＸ 基因家族调控工业大麻生长
发育与抗旱性的分子互作机制尚未解析ꎬ阐明其 １ 材料与方法
生长发育与抗逆响应的作用模式ꎬ将为突破纤维
品质与抗逆性协同提升的育种瓶颈提供关键基因 １.１ 转录因子鉴定和理化性质分析
从大麻数据库中( ｈｔｔｐ: / / ｇｄｂ. ｓｕｐｅｒｃａｎｎ. ｎｅｔ/ )
编辑靶点ꎮ
目前ꎬＷＯＸ 基因家族在毛竹、烟草、生菜等植 下载大麻基因组的相关数据(品种为 Ｆｉｎｏｌａ)ꎻ从拟
南芥 ＴＡＩＲ 网站上下载拟南芥 ＷＯＸ 蛋白序列ꎬ以
物中已有报道( 李晨曦等ꎬ２０１６ꎻ李晓旭等ꎬ２０２１ꎻ
ｅ<１０ 为阈值进行同源比对进行初步筛选ꎬ利用在
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罗康胜等ꎬ２０２４)ꎬ但工业大麻相关研究仍属空白ꎮ
ＷＯＸ 基因家族通过调控植物生长发育和组织分 Ｐｆａｍ 数据库中下载的隐马科夫模型( ＰＦ０００４６)ꎬ
用 ＨＭＭＥＲ 程序进一步剔除不含 ＰＦ０００４６ 结构域
化ꎬ可能直接影响生物量积累(Ｚｈｏｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２４)ꎬ
因此ꎬ研究 ＷＯＸ 基因家族有助于改良大麻的生物 的序列ꎬ筛选工业大麻 ＣｓＷＯＸ 基因家族成员ꎮ 将
质生产ꎬ提高经济效益ꎮ 例如ꎬ在棉花中ꎬＷＯＸ４ 基 工业大麻 ＣｓＷＯＸ 蛋 白 序 列 提 交 到 在 线 工 具
因通过调控纤维细胞的伸长和分化ꎬ影响纤维的 ＰｒｏｔＰａｒａｍ ( Ｅｘｐａｓｙ￣ＰｒｏｔＰａｒａｍ ｔｏｏｌ) 和 ＷｏＬＦＰＳＯＲＴ
长度和强度(Ｓａｊｊａｄ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１)ꎮ 类似地ꎬ在工业 ( ＷｏＬＦ ＰＳＯＲＴ: Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒ Ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ
大麻中ꎬＷＯＸ 基因也可能通过调控纤维细胞的发 Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ (ｈｇｃ.ｊｐ))ꎬ预测氨基酸数量、分子量、等
育ꎬ影响其纤维质量和产量ꎮ 此外ꎬ工业大麻在生 电点和亚细胞定位ꎮ