钩藤水杨酸响应基因UrSTR4参与钩藤碱合成

摘要

钩藤（Uncaria rhynchophylla）是我国传统中药材，其活性成分钩藤碱（RIN）和异钩藤碱（IRN）具有显著药理活性。异胡豆苷合成酶（STR）是RIN和IRN合成的关键酶，但其基因家族在钩藤中的功能分化尚不明确。该研究基于遮阴、乙烯处理下钩藤转录组及全长转录组数据，系统鉴定了27个钩藤STR基因家族成员（UrSTR1～UrSTR27）。进化分析表明，钩藤UrSTR基因家族显著扩张，可能通过功能分化响应不同环境信号。通过外源水杨酸（SA）处理发现，0.6 mmol·L^-1 SA处理显著提升钩藤叶片RIN和IRN含量，并强烈诱导UrSTR4基因表达，该基因相对表达水平提高至对照的30.6倍。多序列比对显示，UrSTR4基因编码蛋白虽缺失典型催化位点Glu-309，但与喜树CaSTR3基因编码蛋白具有相似羟基氨基酸残基。为验证其功能，首次建立基于植物活体转化系统的钩藤高效瞬时转化体系，转化最佳条件：8 kPa气压，1 min农杆菌侵染。瞬时过表达UrSTR4基因使RIN和IRN含量分别提高至对照的1.96倍和1.82倍。该研究为钩藤药用成分的代谢调控提供了新靶点，建立的瞬时转化体系为UrSTR基因功能研究提供了技术支撑。

关键词

钩藤 / 异胡豆苷合成酶 / 水杨酸 / 瞬时转化 / 单萜吲哚生物碱