WOX基因对人参干细胞与有效成分相互关系的调控研究

As “king of herbs”, ginseng is one of the largest export varieties of Chinese herbal medicines in China. It is essential to enhance the international competitiveness by means of improving the existing ginseng varieties and developing the new varieties with good properties and high effective component content. The key to solve the above problem is to clarify the regulatory mechanism of ginseng quality variation. In our previous study, ginsenoside can affect the primary root length by regulating the root stem cell of Arabidopsis thaliana. In addition, we have found the significant expression differences of WUSCHEL-related homeobox (WOX) genes and genes related to ginsenoside biosynthesis in different developed parts of ginseng adventitious root. The project intend to study ginseng quality variation influenced by WOX members, explore the function of ginseng WOX genes, and clarify the relation among WOX members, properties and ginsenoside biosynthesis based on the previous work. This study will interpret the internal relation between ginseng properties and active constituents, give a new thought of targeted regulation of ginsenoside biosynthesis, and provide the theoretical basis for directional cultivating different ginseng varieties.

人参享有“百草之王”的美誉，是我国出口额最大的中药材品种之一。改良现有人参品种，开发出性状好、有效成分含量高的人参新品种，是提升中国人参国际竞争力的源头，而解决以上问题的关键在于阐明人参外在性状与内在质量的关系。课题组前期研究发现，人参皂苷对拟南芥干细胞具有调控作用，影响初生根长；人参不定根不同发育部位，干细胞调控基因WOX与人参皂苷合成基因的表达有明显差异。本项目拟基于已有工作基础，全面系统地研究WOX家族对人参质量变异的影响，深入挖掘人参WOX基因功能，明确不同WOX成员对人参干细胞分布及人参皂苷合成的影响，阐释人参性状与有效成分的内在关系，为靶向调控人参皂苷合成提供全新思路，为定向培育不同品系的人参奠定理论基础。

人参享有“百草之王”的美誉，是我国出口额最大的中药材品种之一。改良现有人参品种，开发出性状好、有效成分含量高的人参新品种，是提升中国人参国际竞争力的源头，而解决以上问题的关键在于阐明人参外在性状与内在质量的关系。本项目首次克隆获得5个与人参根发育密切相关的WOX家族基因，通过原位杂交方法确认了这5个基因作用的关键组织部位；运用转录组结合荧光定量PCR方法分析了不同年份及不同组织器官激素合成、人参皂苷合成与WOX表达的内在关系；分别运用二醇型与三醇型人参皂苷GS1、GS2对人参不定根进行处理，发现对人参不定根分支数及根长具有调控作用，筛选出差异表达基因PgWOX11，进行过表达及RNAi的转基因毛状根验证，结果发现PgWOX11可以有效调控转录因子ERF基因，且ERF对人参皂苷合成具有关键调控作用，进而形成了调控环。本项目首次全面系统的研究了与人参根发育相关的WOX家族基因，并探索其对人参质量变异的影响，阐述人参性状与有效成分之间存在的内在关系，为深入研究人参发育的分子机制提供新的思路，为定向培育不同品系人参奠定理论基础。