Panax ginseng の転写因子 ERF 遺伝子ファミリーの発現解析

[Expression analysis of transcription factor ERF gene family of Panax ginseng].

• Jie Zhang
• Juan Liu
• Chao Jiang
• Tie-Gui Nan
• Li-Ping Kang
• Li Zhou
• Yuan Yuan
• Lu-Qi Huang

抄録

エチレン応答性因子(ERF)は、植物の中で最も大きな転写因子ファミリーの一つであり、ハーブ植物の二次代謝に重要な役割を果たしている。ERFファミリー遺伝子の発現を解析するために、異なる部位、異なる生育年の高麗人参のトランスクリプトームを解析し、ヒートマップクラスタリング法を用いた。MeJA処理した高麗人参不定根の様々な濃度のジンセノサイドRg_1、ReおよびRb_1の含有量をUPLC-MS/MS法により決定した。リアルタイム定量PCR法を用いて、MeJA処理高麗人参不定根におけるジンセノサイド生合成の主要遺伝子（DDS, CYP716A47, CYP716A53v2）およびERFファミリー遺伝子の発現を測定した。また、DDS、CYP716A47、CYP716A53v2遺伝子、ERFファミリーの遺伝子発現パターンを解析するためにピアソン相関を採用した。その結果、異なる濃度のMeJAで処理した高麗人参不定根における高麗人参ジオールジンセノサイドRb_1の含有量が増加し、高麗人参トリオールジンセノサイドRg_1とReの含有量が減少することが示された。これは、ＤＤＳおよびＣＹＰ７１６Ａ４７発現の増加およびＣＹＰ７１６Ａ５３ｖ２遺伝子発現の減少と一致する。ERF003、ERF118およびERF012遺伝子の発現はCYP716A53v2と有意に正の相関を示したが、DDSとは負の相関を示した。ERF003, ERF118, ERF012はDDSの発現を抑制し、CYP716A53v2の発現を促進する可能性があり、ERF1BはCYP716A47の発現を抑制する可能性があることが証明された。本研究は、ジンセノサイドの生合成を制御するERFの機能検証の理論的基盤を提供するものと考えられる。

Ethylene responsive factor(ERF), one of the largest families of transcriptional factors in plants, plays a key role in se-condary metabolism of herbal plants. To analyze the expression of ERF family genes, the heat map clustering method was used by analyzing the ginseng transcriptomes of different parts and different growth years. The contents of ginsenosides Rg_1, Re and Rb_1 in various concentrations of MeJA-treated ginseng adventitious roots were determined by UPLC-MS/MS method. The expression of key genes of ginsenoside biosynthesis(DDS, CYP716A47, CYP716A53v2) and ERF family genes in MeJA-treated ginseng adventitious roots were determined by using real-time quantitative PCR. Pearson correlation was adopted to analyze the gene expression pattern of DDS, CYP716A47, CYP716A53v2 gene and ERF family. The results showed that the content of ginseng diol ginsenoside Rb_1 in ginseng adventitious roots treated with different concentrations of MeJA increased, and the content of ginseng triol ginsenoside Rg_1 and Re decreased. It is consistent with the increase of DDS and CYP716A47 expression and the decrease of CYP716A53v2 gene expression. The expression of ERF003, ERF118 and ERF012 genes was significantly positively correlated with CYP716A53v2, but negatively correlated with DDS. While the expression of ERF1B was significantly negatively correlated with CYP716A47.It is proved that ERF003, ERF118 and ERF012 were likely to inhibit the expression of DDS and promote the expression of CYP716A53v2, and ERF1B was likely to inhibit CYP716A47. This work could provide theoretical basis of ERF functional verification of regulating the biosynthesis of ginsenosides.