Page 74 - 《广西植物》2020年第9期
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９ 期 涂冬萍等: 牛大力淀粉酶基因家族的生物信息学分析 １ ２ ８ ９
( １. Ｇｕａｎｇｘｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｍｅｄｉｃｉｎｅꎬ Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０２００ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ２. Ｇｕａｎｇｘｉ Ｚｈｕａｎｇ Ｙａｏ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒꎬ
Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０２００ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ３. Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔｓ ｆｒｏｍ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｒｅｓｉｄｕｅｓ ｏｆ Ｇｕａｎｇｘｉ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｍｅｄｉｃｉｎｅꎬ Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０２００ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ４. Ｍｅｄｉｃａｌ Ｂｏｔａｎｉｃａｌ ｏｆ Ｇｕａｎｇｘｉꎬ Ｎａｎｎｉｎｇ ５３００２３ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ
５. Ｇｕａｎｇｘｉ Ｃｒｏｐ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｌａｂꎬ Ｎａｎｎｉｎｇ ５３０００７ꎬ Ｃｈｉｎａ )
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｌａｙ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｒｅｖｅａｌｉｎｇ ｔｈｅ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｌａｗ ａｎｄ ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ ｔｈｅ ｇｅｎｅｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ
ｒｏｏｔ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｂｙ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ａｍｙｌａｓｅ ｇｅｎｅ ｆａｍｉｌｙ ｏｆ Ｍｉｌｌｅｔｔｉａ ｓｐｅｃｉｏｓａ. Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｃｒｉｐ￣
ｔｏｍｅ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｎｏｎ￣ｅｎｌａｒｇｅｄ ａｎｄ ｅｎｌａｒｇｅｄ ｒｏｏｔ ｏｆ Ｍ. ｓｐｅｃｉｏｓａꎬ ２８ ｄａｐｈｎｉａ ｍａｇｎａ ａｍｙｌａｓｅ ｇｅｎｅｓ ｗｅｒｅ
ｓｃｒｅｅｎｅｄ ｂｙ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔｓ ｏｆ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｅｎｃｏｄｅｄ ｂｙ
２８ ａｍｙｌａｓｅ￣ｒｅｌａｔｅｄ ｐｒｏｔｅｉｎ ｇｅｎｅｓ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ２０.７８ ｔｏ ３４９.３９ ＫＤａ. Ｔｈｅｙ ｗｅｒｅ ａｌｌ ａｃｉｄｉｃ ｐｒｏｔｅｉｎｓꎬ ｓｏｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｂｃｅｌｌｕ￣
ｌａｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ ｗａｓ ｉｎ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ. Ｔｈｅｙ ｈａｄ ＰＬＮ０２７８４ ｓｕｐｅｒ ｆａｍｉｌｙ ａｎｄ ＡｍｙＡｃ￣ｆａｍｉｌｙ ｓｕｐｅｒ ｆａｍｉｌｙ ｃｏｎｓｅｒｖｅｄ
ｄｏｍａｉｎｓ. Ｔｈｅ ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｎｄｏｍ ｃｏｉｌ ｉｎ ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗａｓ ｔｈｅ ｌａｒｇｅｓｔ ｅｘｃｌｕｄｅｄ ｆｒｏｍ ＭｓＡｍ１ꎬ ＭｓＡｍ７ꎬ
ＭｓＡｍ８ꎬ ＭｓＡｍ１５ꎬ ＭｓＡｍ１６ꎬ ＭｓＡｍ２２ꎬ ＭｓＡｍ２３ ａｎｄ ＭｓＡｍ２８. Ｔｅｒｔｉａｒｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｍｙｌａｓｅ ｏｆ
Ｍ. ｓｐｅｃｉｏｓａ ｃｏｎｔａｉｎｅｄ α￣ａｍｙｌａｓｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬ β￣ａｍｙｌａｓｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅꎬ ａｎｄ ｉｓｏａｍｙｌａｓｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ. Ａｍｙｌａｓｅ ｇｅｎｅ ｆａｍｉｌｙ ｈａｄ ８６
ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｅｌｅｍｅｎｔｓꎬ ａｎｄ ＭｓＡｍ９ ｈａｄ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｅｌｅｍｅｎｔｓ (４２). Ｔｈｅ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｔｒｅｅ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ＭｓＡｍ１５ꎬ
ＭｓＡｍ１６ ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃａｔｅｇｏｒｙ ａｎｄ ｈａｄ ｍｏｔｉｆ ２ꎬ ｍｏｔｉｆ ３ꎬ ｍｏｔｉｆ ７ꎬ ａｎｄ ＭｓＡｍ４ꎬ ＭｓＡｍ２４ꎬ ＭｓＡｍ２６ ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ
ｔｈｅ ｏｔｈｅｒ ｓａｍｅ ｃａｔｅｇｏｒｙ. Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ ａｎｙｌａｓｅꎬ ＡｔＢＭ４ ａｎｄ ＭｓＡｍ６ꎬ ＡｔＡＭ２ ａｎｄ ＭｓＡｍ２ꎬ ＡｔＢＭ８
ａｎｄ ＭｓＡｍ５ꎬ ＡｔＢＭ４ ａｎｄ ＭｓＡｍ６ꎬ ＡｔＡＭ１０ ａｎｄ ＭｓＡｍ２２ꎬ ＡｔＩＭ３ ａｎｄ ＭｓＡｍ１７ ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｃａｔｅｇｏｒｙꎬ ｒｅｓｐｅｃ￣
ｔｉｖｅｌｙ. Ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａ￣
ｎｉｓｍ ｏｆ ２８ Ｍ. ｓｐｅｃｉｏｓａ ａｍｙｌａｓｅꎬ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｒｏｏｔ ｅｎｌａｒｇｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ Ｍ. ｓｐｅｃｉｏｓａ
ａｍｙｌａｓｅ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｍｉｌｌｅｔｔｉａ ｓｐｅｃｉｏｓａꎬ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｇｒｏｕｐꎬ ａｍｙｌａｓｅ ｇｅｎｅ ｆａｍｉｌｙꎬ ｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
牛大力为豆科蝶形花亚科崖豆藤属植物美丽 鲜品产地收购价已升至 每 ｋｇ ２０ 元ꎬ到 ２０１２ 年品
崖豆藤(Ｍｉｌｌｅｔｔｉａ ｓｐｅｃｉｏｓａ)的干燥根ꎮ 味甘性平ꎬ具 质较好的上等鲜品收购价已暴涨至每 ｋｇ ８０ ~ １００
补虚润肺、强筋活络之效ꎬ临床上对腰肌劳损、风 元ꎬ但目前市场无大宗货源(伍家豪ꎬ２０１４)ꎮ
湿性关节炎、肺结核、慢性支气管炎等慢性疾病有 近年来ꎬ随着野生资源的减少ꎬ牛大力种植产
一定疗效( 全国中草药汇编编写组ꎬ１９８６)ꎮ 主要 业显示出了广阔的发展前景ꎮ 但目前牛大力栽培
分布于福建、湖南、广东、广西、海南、贵州等地ꎬ是 中遇到了根不膨大ꎬ无法结薯的难题ꎬ影响了药材
两广地区著名的补骨强筋中药ꎬ常用于制作药膳、 的产量和质量ꎮ 经过调查发现ꎬ同一个植株的牛
药酒等( 广西壮族自治区卫生厅ꎬ１９９２ꎻ广东省食 大力不同的根性状差异显著ꎬ结薯能力不同ꎮ 目
品药品监督管理局ꎬ２００４ꎻ南京中医药大学ꎬ２００５ꎻ 前还未见牛大力根膨大的分子机理的确切研究和
刘 丹 丹 等ꎬ ２００９ꎻ 韦 翠 萍 等ꎬ ２００９ꎻ 韦 玉 燕 等ꎬ 报道ꎮ 现有研究发现基因的表达显著影响了植物
２０１０)ꎬ为岭南地区著名的药食两用植物ꎮ 现代实 膨大根的膨大ꎬ其中与木质素和淀粉合成及代谢
验研究表明ꎬ牛大力具有提高免疫功能、保肝、祛 相关的基 因 变 化 明 显 ( Ｇｕｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１１ꎻ Ｗａｎｇ ｅｔ
痰、镇咳、平喘、抗氧化、抗炎、抗肿瘤等作用( 周添 ａｌ.ꎬ ２０１６)ꎮ 据报道ꎬ在紫薯储藏根中ꎬ膨大的根
农等ꎬ２００９ꎻ王 呈 文 等ꎬ２０１３ꎻ 罗 轩 等ꎬ２０１４ꎻ 黄 翔 淀粉含量下降ꎬβ￣淀粉酶活明显提高ꎬ淀粉降解加
等ꎬ２０１４ꎻ陈蓉蓉等ꎬ２０１４)ꎮ 随着牛大力的深入开 速ꎮ 研究表明ꎬ淀粉酶的活性与储藏根发育存在
发利用ꎬ除了加工成中成药外ꎬ鲜品制作药膳的需 一定的关系ꎮ 本研究基于牛大力根系转录组测序
求迅速增长ꎬ以致价格不断攀升ꎮ １９９９ 年牛大力 数据ꎬ对筛选出的淀粉酶基因家族成员进行生物
干品在产地收购价为每 ｋｇ ５ ~ ６ 元ꎬ２００７ 年牛大力 信息学分析ꎬ为今后研究及阐释淀粉酶对牛大力
