二倍体紫苏<italic style="font-style: italic">CYP71</italic>基因家族的鉴定和生物信息学分析

刘鸣茹; 朱永平; 陈莎

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20230315

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二倍体紫苏CYP71基因家族的鉴定和生物信息学分析

药学基础 | 更新时间：2023-04-28

- 二倍体紫苏CYP71基因家族的鉴定和生物信息学分析
  增强出版
- Identification and Bioinformatics Analysis of CYP71 Gene Family of Diploid Perilla frutescens
- 中国实验方剂学杂志 2023年29卷第11期页码：160-170
- 作者机构：
  
  中国中医科学院中药研究所中药鉴定与安全性评估北京市重点实验室，北京 100700
- 作者简介：
  
  刘鸣茹，在读硕士，从事分子生药学研究，E-mail：L17839970524@163.com
  陈莎，研究员，从事中药活性成分生物合成及相关的遗传解析研究，E-mail：schen@icmm.ac.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(82204570);中国中医科学院科技创新工程项目(CI2021A04515)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20230315
  中图分类号： R284.2;R289;R287;R22;R2-031;R33;R24
- 收稿日期：2022-10-11，
  
  网络出版日期：2023-02-10，
  
  纸质出版日期：2023-06-05
- 稿件说明：
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刘鸣茹,朱永平,陈莎.二倍体紫苏CYP71基因家族的鉴定和生物信息学分析[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(11):160-170.

LIU Mingru,ZHU Yongping,CHEN Sha.Identification and Bioinformatics Analysis of CYP71 Gene Family of Diploid Perilla frutescens[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(11):160-170.
刘鸣茹,朱永平,陈莎.二倍体紫苏CYP71基因家族的鉴定和生物信息学分析[J].中国实验方剂学杂志,2023,29(11):160-170. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20230315.

LIU Mingru,ZHU Yongping,CHEN Sha.Identification and Bioinformatics Analysis of CYP71 Gene Family of Diploid Perilla frutescens[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2023,29(11):160-170. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20230315.

摘要

目的

CYP71

是细胞色素P450中

CYP71

簇（

CYP71clan

）中的其中一个家族，在次生代谢产物尤其是萜类化合物的生物合成中起到至关重要的作用。为了更好地了解二倍体紫苏

CYP71

基因家族的特征并预测其功能，该研究利用生物信息学方法对二倍体紫苏

CYP71

基因家族进行鉴定和系统性分析。

方法

在二倍体紫苏

PC99

全基因组的基础上，根据

CYP71

基因家族共有的保守结构域进行筛选，利用美国国家生物技术信息中心（NCBI）、TBtools、MEME、MEGA、Cytoscape等工具对二倍体紫苏

CYP71

基因家族的序列特征、基因结构、染色体定位、系统发育、顺式作用元件等进行分析。

结果

在二倍体紫苏中共鉴定出68个

CYP71

基因，不均匀的分布在34条染色体上，属于2个亚家族，编码的氨基酸数目介于481~530，等电点在5.70~9.03，相对分子质量为54 217.07~60 031.79 Da，含有10个保守基序，富集分析和功能注释结果显示共富集到11个通路和114个类别，功能注释主要集中在生物过程中，在

CYP71

基因的启动子区存在多种顺式作用元件，主要为光响应和茉莉酸甲酯响应元件，蛋白质-蛋白质相互作用分析表明CYP71蛋白具有多种功能比如具有萜烯环化酶活性。

结论

该研究为

CYP71

基因家族的功能研究奠定基础，并为紫苏单萜类化合物的生物合成和定向培育优良品种提供参考。

Abstract

Objective

CYP71

gene family is one of the

CYP71

clans belonging to cytochrome P450， which plays an important role in secondary metabolites， especially terpenoid biosynthesis. To understand the characteristics of

CYP71

family of diploid

Perilla frutescens

and predict its function， this study identified and systematically analyzed the family by bioinformatics.

Method

On the basis of the whole genome of diploid

P. frutescens

PC99

， the conserved domains of

CYP71

family of diploid

P. frutescens

were screened， and the sequence characteristics， gene structure， chromosome location， phylogeny and cis-acting elements were analyzed by National Center for Biotechnology Information （NCBI）， TBtools， MEME， Molecular Evolutionary Genetics Analysis （MEGA）， Cytoscape and other tools.

Result

A total of 68

CYP71

genes were identified from diploid

P. frutescens

， which were unevenly distributed on 34 chromosomes and belonged to two subfamilies. They encoded 481-530 amino acids and contained 10 conserved motifs， with the isoelectric point of 5.70-9.03 and the molecular weight of 54 217.07-60 031.79 Da. The enrichment analysis and functional annotation analysis revealed 11 enriched pathways and 114 categories， and the genes were mainly annotated in biological processes. There were many cis-acting elements in the promoter region of

CYP71

， mainly light-responsive and methyl jasmonate-responsive elements. Protein-protein interaction analysis indicated that CYP71 protein had multiple functions such as terpene cyclase activity.

Conclusion

This study lays a foundation for the functional study of

CYP71

family， and provides a reference for the biosynthesis of monoterpenes in

P. frutescens

and the directional cultivation of excellent varieties.

关键词

Keywords

references

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