中药火麻仁基原植物大麻的TIFY基因家族鉴定及功能分析

温东; 王梦月; 米要磊; 马伟; 孙伟; 师玉华

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20202311

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中药火麻仁基原植物大麻的TIFY基因家族鉴定及功能分析

药学基础 | 更新时间：2020-12-10

- 中药火麻仁基原植物大麻的TIFY基因家族鉴定及功能分析
- Genome-wide Identification and Characterization of TIFY Gene Family in Medicinal Plant Cannabis sativa
- 中国实验方剂学杂志 2020年26卷第24期页码：134-143
- 作者机构：
  
  1.中国中医科学院中药研究所中药鉴定与安全性评估重点实验室，北京 100700
  2.黑龙江中医药大学药学院，哈尔滨 150040
- 作者简介：
  
  温东，在读硕士，从事药用植物生物工程研究，E-mail：dwen0219@163.com
  孙伟，副研究员，从事药用植物功能研究，E-mail：wsun@icmm.ac.cn
  * 师玉华，助理研究员，从事药用植物代谢调控研究，E-mail：yhshi@icmm.ac.cn； *
- 基金信息：
  
  国家“重大新药创制”科技重大专项(2019ZX09201005-006-004);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(ZZ13-YQ-101)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20202311
  中图分类号： R284.2;R289;R22;R2-031
- 收稿日期：2020-09-08，
  
  网络出版日期：2020-10-16，
  
  纸质出版日期：2020-12-20
- 稿件说明：
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温东,王梦月,米要磊等.中药火麻仁基原植物大麻的TIFY基因家族鉴定及功能分析[J].中国实验方剂学杂志,2020,26(24):134-143.

WEN Dong,WANG Meng-yue,MI Yao-lei,et al.Genome-wide Identification and Characterization of TIFY Gene Family in Medicinal Plant Cannabis sativa[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2020,26(24):134-143.
温东,王梦月,米要磊等.中药火麻仁基原植物大麻的TIFY基因家族鉴定及功能分析[J].中国实验方剂学杂志,2020,26(24):134-143. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20202311.

WEN Dong,WANG Meng-yue,MI Yao-lei,et al.Genome-wide Identification and Characterization of TIFY Gene Family in Medicinal Plant Cannabis sativa[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2020,26(24):134-143. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20202311.

摘要

目的

从全基因组层面对大麻（

Cannabis sativa

）TIFY基因家族进行鉴定与功能分析，为解析大麻TIFY家族基因功能及其对大麻素等次生代谢产物生物合成的调控机理奠定基础。

方法

采用已有大麻基因组数据，通过NCBI，PlantTFDB，MEME及TBtools等生物信息学分析工具，鉴定大麻中的TIFY家族基因，并对其编码蛋白的理化性质、系统进化、基因结构、染色体定位及组织差异表达模式等进行分析和可视化作图。

结果

该研究共鉴定到大麻TIFY家族基因成员14个（

CsTIFY1

CsTIFY14

），分属于TIFY，JAZ，ZML和PPD共4个亚家族，其核酸序列长度为365~1 369 bp，编码氨基酸长度为118~442 aa，等电点为4.64~9.96。14个Cs

TIFY

s不均匀的分布在8条染色体上，亚细胞定位预测其蛋白均定位细胞核中。

CsTIFYs

基因的启动子区具有多种非生物胁迫响应的顺式作用元件，可参与植物的不同生长发育和非生物胁迫调控。转录组表达热图分析表明，

CsTIFYs

在不同大麻品种的雌花及同一品种的花、苞片、茎、叶中均存在表达差异。

结论

该研究从全基因组水平鉴定到大麻

CsTIFY

家族转录因子14个，并对其结构特点和表达模式进行研究，预测大麻

CsTIFYs

可能在大麻的JA信号转导通路、非生物胁迫及大麻素生物合成中发挥重要调控作用，将对大麻中TIFY家族的基因功能研究以及大麻优质品种选育提供科学参考。

Abstract

Objective

The TIFY gene family will be identified and characterized from the whole genome level in

Cannabis sativa

，which will lay the foundation for gene function study on TIFY family genes and their regulation mechanism on the biosynthesis of cannabinoids and other secondary metabolites.

Method

Using the existing genomic data of cannabis，the

CsTIFY

genes were identified through bioinformatics analysis tools such as NCBI，PlantTFDB，MEME and TBtools etc.，and physicochemical properties，phylogenetic trees，gene structures，chromosome locations and gene expression patterns were analyzed and visualized.

Result

Fourteen TIFY family genes（

CsTIFY1

CsTIFY14

） were identified in

Cannabis sativa

，which belong to four subfamilies：TIFY，JAZ，ZML，and PPD. The

CsTIFY

s are composed of 365-1 369 bp nucleotides encoding 118-442 amino acid residues，and their isoelectric points are 4.64-9.96. The 14

CsTIFYs

are unevenly distributed on 8 chromosomes，and their proteins are all located in the nucleus. The promoter of

CsTIFYs

contain multiple abiotic stress responsive

cis

-acting elements，which indicated that

CsTIFYs

might involved in the regulation of different abiotic stresses. Transcriptome profiling revealed that

CsTIFYs

expressed differently in female flowers of 10 differently cannabis varieties，or in flowers，bracts，stems，and leaves of the same variety.

Conclusion

Fourteen TIFY family genes were characterized from the whole genome level in

C. sativa

，and their phylogenetic evolutions and gene expression patterns were analyzed，indicating that

CsTIFYs

may play important regulatory roles in JA signal transduction，abiotic stress and cannabinoid biosynthesis. This study will provide valuable reference for gene function study of the TIFY family genes in cannabis and cannabis breeding.

关键词

Keywords

references

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