甘草 CHS 基因多态性与甘草苷含量的相关性分析

2015版《中华人民共和国药典》明确规定，甘草药材中甘草苷含量不得低于0.5%，然而目前市售栽培甘草大量存在甘草苷含量不达标的现象。由于功能基因多态性对于次生代谢产物的积累至关重要，因此本文试图对甘草苷生物合成途径中的关键酶—查尔酮合酶（chalcone synthase，CHS）进行基因多态性分析，筛选出甘草苷高/低含量样品对应的特异基因型，为进一步解析甘草苷生物合成的分子机制提供参考。本文利用HPLC法测得60株甘草样品中4种主要黄酮类化合物（甘草苷、异甘草苷、甘草素、异甘草素）的含量，应用Spearman相关性分析及 χ 2 检验进行统计学分析，发现4种黄酮类化合物含量间具有相关关系且不同基原间含量差异显著，乌拉尔甘草>光果甘草>胀果甘草。因此筛选出含量最高的5株乌拉尔甘草及含量最低的5株胀果甘草分为黄酮高、低含量组，对其 CHS 基因进行克隆及序列分析。10株样品共获得了336条长度为1 175 bp的 CHS cDNA序列，存在249个变异位点，其中错义突变位点141个，可分为137种单倍型；编码389个氨基酸残基，存在130个变异位点，可分为102种氨基酸序列类型；主流CHS氨基酸序列类型为AA-3，黄酮高含量组甘草样品特有的主流氨基酸序列类型为AA-35，黄酮低含量组甘草样品特有主流氨基酸序列类型为AA-36，AA-35与AA-36在193位与229位处存在I/V、V/T突变。采用Discovery Studio 2.5对蛋白三维结构进行分析，结果表明AA-35的229位的缬氨酸为底物丙二酰辅酶A的结合位点。MEGA 5.0同源性分析表明甘草CHS亲缘关系良好，与其他物种区分度良好。本文筛选获得了黄酮高/低含量组甘草样品的特异 CHS 基因型，对于指导优质甘草的分子育种具有重要意义。