Page 122 - 《广西植物》2023年第2期

３ １ ６ 广 西 植 物 ４３ 卷
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｌｉｑｕｉｄ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ. Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｒｅｐｏｒｔｅｄ ＣＨＩ ｇｅｎｅ ｏｆ Ｐｕｅｒａｒｉａ ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ. ｌｏｂａｔａꎬ ｔｈｅ ＰｔＣＨＩ ｇｅｎｅ
ｆｒｏｍ Ｐ. ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ. ｔｈｏｍｓｏｎｉｉ ｗａｓ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｂｙ ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ ｃｌｏｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｗａｓ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ ｖｉｔｒｏ. Ａｔ
ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅꎬ ｔｈｅ ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ＰｔＣＨＩ ｇｅｎｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ ｐｒｏｔｏｐｌａｓｔｓ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ
ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｐｕｅｒａｒｉｎ ｉｎ Ｐ. ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ. ｌｏｂａｔａ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈｅ Ｐ. ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ.
ｔｈｏｍｓｏｎｉｉꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｏｔａｌ ｆｌａｖｏｎｏｉｄｓ ｗａｓ ａｌｓｏ ｈｉｇｈｅｒ ｂｕｔ ｎｏｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ. (２) Ｔｈｅ ｇｅｎｅ ＰｔＣＨＩ ｗａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ
ｉｓｏｌａｔｅｄ ｆｒｏｍ Ｐ. ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ. ｔｈｏｍｓｏｎｉｉ. Ｔｈｅ ｇｅｎｅ ｗａｓ ７４２ ｂｐ ｉｎ ｌｅｎｇｔｈꎬ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ａ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ＯＲＦ ｆｒａｍｅ ｏｆ ６７２ ｂｐꎬ
ｅｎｃｏｄｉｎｇ ２２３ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓꎬ ａｎｄ ｈａｄ ｕｐ ｔｏ ９９％ ｈｏｍｏｌｏｇｙ ｗｉｔｈ Ｐ. ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ. ｌｏｂａｔａ. (３) Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ
ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＣＨＩ ｇｅｎｅ ｉｎ Ｐ. ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ. ｔｈｏｍｓｏｎｉｉ ｗａｓ ｓｔｅｍ>ｒｏｏｔ>ｌｅａｆꎬ Ｐ. ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ. ｌｏｂａｔａ ｗａｓ ｒｏｏｔ>ｓｔｅｍ>
ｌｅａｆ. Ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＣＨＩ ｇｅｎｅ ｆｒｏｍ Ｐ. ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ. ｌｏｂａｔａ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ Ｐ. ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ. ｔｈｏｍｓｏｎｉｉ

ｂｅｓｉｄｅｓ ｉｎ ｌｅａｖｅｓ. (４) Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｏｎｌｉｎｅ ｔｏｏｌ ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓꎬ ＰｔＣＨＩ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｏ ｂｅ ｓｔａｂｌｅ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ ｐｒｏｔｅｉｎ ａｎｄ
ｔｈｅ ｓｉｚｅ ｗａｓ ２７.８ ｋＤ. Ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ａｎｄ ｔｅｒｔｉａｒｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ α￣ｈｅｌｉｘꎬ ｗｉｔｈ ２５ ｐｈｏｓｐｈｏｒｙｌａｔｉｏｎ ｓｉｔｅｓꎬ ｃｌｏｓｅｌｙ
ｒｅｌａｔｉｎｇ Ｐ. ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ. ｌｏｂａｔａꎬ Ｇｌｙｃｉｎｅ ｍａｘ ａｎｄ Ｇｌｙｃｙｒｒｈｉｚａ ｕｒａｌｅｎｓｉｓꎬ ａｎｄ ｗｅｒｅ ｍｏｒｅ ｌｉｋｅｌｙ ｔｏ ｉｎｔｅｒａｃｔ ｗｉｔｈ Ｆ３Ｈ２ꎬ
Ｆ３Ｈꎬ ４ＣＬ４ꎬ ＤＦＲ２ ａｎｄ ＣＨＳ. (５)Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅꎬ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｏｆ ＰｔＣＨＩ ｗａｓ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ｉｎｄｕｃｅｄ ａｎｄ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｉｎ ｖｉｔｒｏꎬ
ｗｉｔｈ ａ ｓｉｎｇｌｅ ｐｒｏｔｅｉｎ ｏｆ ２７.８ ｋＤ. (６) Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ ｐｒｏｔｏｐｌａｓｔｓ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｔｈａｔ ＰｔＣＨＩ ｗａｓ ｍａｉｎｌｙ
ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔｓ. Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｆｕｒｔｈｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｆｌａｖｏｎｏｉｄｓ ｉｎ Ｐ. ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ. ｌｏｂａｔａ ａｎｄ
Ｐ. ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ. ｔｈｏｍｓｏｎｉｉꎬ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐ. ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ. ｔｈｏｍｓｏｎｉｉ
ＰｔＣＨＩ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｉｓｏｆｌａｖｏｎｅ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｐｕｅｒａｒｉａ ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ. ｔｈｏｍｓｏｎｉｉꎬ ＰｔＣＨＩꎬ ｃｌｏｎｉｎｇꎬ ｐｒｏｋａｒｙｏｔｉｃ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎꎬ ｓｕｂｃｅｌｌｕｌａｒ ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ

粉葛(Ｐｕｅｒａｒｉａ ｍｏｎｔａｎａ ｖａｒ. ｔｈｏｍｓｏｎｉｉ) 为豆科 ＦｈＣＨＩ１、ＦｈＣＨＩ２、ＦｈＣＨＩ３、ＦｈＣＨＩ４、ＦｈＣＨＩ５ 蛋白ꎬ并
蝶形花亚科葛属藤本植物ꎬ茎基部木质且具有肥厚 通过酶活检测得出 ＦｈＣＨＩ２ 和 ＦｈＣＨＩ５ 具有活性ꎬ能
的块状根ꎬ在我国广泛分布( 中国植物志ꎬ１９９５)ꎮ 催化柚皮素查尔酮形成柚皮素ꎬ而 ＦｈＣＨＩ３、ＦｈＣＨＩ４
其主要活性成分包括异黄酮类化合物葛根素、大豆 没有活 性ꎻ 同 时ꎬ 在 拟 南 芥 中 异 源 表 达 ＦｈＣＨＩ１、
苷元、染料木素和异甘草素等ꎬ以及皂苷类物质皂 ＦｈＣＨＩ２、ＦｈＣＨＩ５ 能恢复 ＣＨＩ 突变体拟南芥的花色
角精醇、槐二醇和大豆苷醇等( 楚纪明等ꎬ２０１５)ꎮ 苷和黄酮醇代谢ꎬ并能使植株幼苗的生长点恢复为
另外ꎬ粉葛中还富含维生素 Ｃ、蛋白质、还原糖、淀粉 紫色、种皮颜色变回棕色ꎻ而 ＦｈＣＨＩ３、ＦｈＣＨＩ４ 则不
和膳食纤维等营养成分(李桂花等ꎬ２０２１)ꎮ 粉葛作 能恢复突变体的表型及花色苷和黄酮醇代谢ꎮ 郭
为“药食同源”作物ꎬ因其淀粉含量高而常被加工成 晋雅(２０１１)将紫心甘薯 ＩｂＣＨＩ 基因转化至拟南芥突
葛根粉、葛根薯片、葛根糕、葛根酒等系列商品ꎬ前 变体中ꎬ发现紫心甘薯 ＩｂＣＨＩ 基因能使突变体拟南
人研究表明粉葛具有解热、抗病毒、降血糖血脂血 芥(ｔｔ５)种皮颜色由浅黄色恢复到野生型的深棕褐
压、保肝护肝、抗肿瘤、改善肾功能等作用(尚小红 色ꎻ强光处理下突变体植株的叶片荧光参数 Ｆｖ / Ｆｍ

等ꎬ２０２１ꎻ于钦辉等ꎬ２０２１)ꎮ 和 Ｙｉｅｌｄ 迅速降低ꎬ而转 ＩｂＣＨＩ 的植株和野生型植株
查尔酮异构酶( ｃｈａｌｃｏｎｅ ｉｓｏｍｅｒａｓｅꎬ ＣＨＩ) 是异 变化较慢ꎬ表明 ＩｂＣＨＩ 能使突变体恢复至与野生型
黄酮代谢途径中的一个关键酶ꎬ其酶活对植物体内 植株一样的抵抗强光的效果ꎻ干旱处理后突变体植
黄酮的积累起到重要作用ꎬ从而对植物的抗逆、花 株萎蔫ꎬ而转 ＩｂＣＨＩ 的植株和野生型植株的枯萎程

色等存在关联(李琳玲等ꎬ２００８ꎻ周发俊等ꎬ２００８)ꎮ 度较低ꎮ 何则铭 (２０１１) 的研究结果表明在 ＮａＣｌ
ＣＨＩ 是个超基因家族ꎬ现主要分为 Ｔｙｐｅ Ｉ、Ｔｙｐｅ Ⅱ和 (１５０ ｍｍｏｌ Ｌ ) 处 理 下ꎬ 过 表 达 ＧｍＣＨＩ４Ａ 和
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Ｔｙｐｅ Ⅲ三个类型ꎬ大部分植物的 ＣＨＩ 基因属于 Ｔｙｐｅ ＧｍＣＨＩ４Ｂ 的大豆发状根耐盐性高于对照ꎬ并且转基
ＩꎬＴｙｐｅ Ⅱ一般只存在于豆科植物且该类型由 Ｔｙｐｅ Ｉ 因株系中的 ＧｍＳＯＤ１ 和 ＧｍＳＯＳ１ 表达量以及发状根
演化而来ꎬＴｙｐｅ Ⅲ主要为真菌和细菌中的类 ＣＨＩ 蛋 中的异黄酮含量显著高于对照ꎮ 郭丹丹(２０１９) 研
白家族(张党权等ꎬ２００７ꎻ梁瓴婕ꎬ２０１６)ꎮ 目前ꎬＣＨＩ 究表明红花 ＣｔＣＨＩ１ 基因定位于细胞核中ꎮ 李红艳
基因已在多种植物中被成功分离并做了功能验证ꎮ (２０１９)研究发现丹参 ＳｍＣＨＩ 基因不仅定位在烟草
梁瓴 婕 ( ２０１６ ) 在 体 外 成 功 分 离 到 香 雪 兰 的 表皮细胞的高尔基体、 质膜和细胞核上ꎬ而且在内