中药紫花地丁（Viola yedoensis Makino）环蛋白基因cDNA的克隆和逆境胁迫表达研究

植物环蛋白广泛存在于堇菜科、茜草科和葫芦科等植物当中，具有广泛而多样的生物活性，不仅可直接作为药物，而且其特殊稳定的结构可作为多肽药物设计上的骨架结构进行新药的开发和研究，是目前新兴的热门研究领域。迄今，对环蛋白的研究还处于起步阶段，在许多领域上的研究还是空白。本研究利用RT-PCR、RACE、半定量RT-PCR等分子生物学技术和手段，对我国广泛分布的中药资源紫花地丁进行环蛋白基因cDNA的克隆和设置不同的逆境胁迫条件，系统地研究该蛋白在不同胁迫条件下的表达情况，拟探讨紫花地丁中环蛋白基因的结构、环蛋白的类型和在逆境胁迫下该蛋白的表达变化规律。本研究结果为紫花地丁资源的进一步开发利用提供理论与实践基础，为深入研究植物环蛋白分子的作用机理、体内生物合成途径、提高环蛋白的天然产物量提供重要的参考依据。

植物环蛋白是广泛分布于多种植物中的一类防御性多肽家族，不仅具有特殊稳定的结构且具广泛的生物活性，目前对该类蛋白的功能及生物合成途径的研究很受重视。紫花地丁为常用中草药，在其提取物中发现8种环蛋白且具有抗HIV功能。我们利用广泛采集的紫花地丁进行了环蛋白基因及其在逆境胁迫下表达规律的研究，结果为：获得紫花地丁中的一种新环蛋白基因Viy，特征为无内含子，在堇菜属植物中具有广泛性，序列的变异度适当，可能成为系统发育研究的基因标记。在不同生境的植株中，Viy基因组织特异性表达规律不同，提示通过改变紫花地丁的栽培环境可提高环蛋白的产量。此外，建立了紫花地丁在盐胁迫、水分胁迫和镉胁迫的最佳处理条件。通过高通量测序技术，对镉胁迫处理的植株进行转录组研究，发现紫花地丁中存在41条环蛋白基因，大部分被注释具有防御功能。一部分环蛋白基因上调表达，而一些基因下调表达，提示不同的环蛋白在镉胁迫下行驶了不同的功能，含有MADS-box转录调控因子的环蛋白可能与重金属抗性的调控有关。本研究结果为后续研究紫花地丁中环蛋白基因功能及其抗逆机制奠定了基础，在紫花地丁资源的开发和利用中具深远意义。