Page 123 - 《广西植物》2023年第10期

１０ 期 车金凤等: 罗布麻和大麻状罗布麻 ＵＶ￣Ｂ 光受体 ＵＶＲ８ 基因的鉴定及表达分析 １ ８ ７ ７

( １. Ｂｒｅｅｄｉｎｇ Ｂａｓｅ ｆｏｒ Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｌａｎｄ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｉｎ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａꎬ Ｎｉｎｇｘｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｙｉｎｃｈｕａｎ
７５００２１ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ２. Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｄｅｇｒａｄｅｄ Ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ ｉｎ Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ Ｃｈｉｎａꎬ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎꎬ
Ｎｉｎｇｘｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５００２１ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ３. Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔꎬ Ｎｉｎｇｘｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｙｉｎｃｈｕａｎ ７５００２１ꎬ Ｃｈｉｎａ )

Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｏｆ ｐｌａｎｔｓ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ＵＶ￣Ｂꎬ ｔｈｅ ＵＶ￣Ｂ ｐｈｏｔｏｒｅｃｅｐｔｏｒ ＵＶＲ８ (ＵＶ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｌｏｃｕｓ ８) ｐｌａｙｓ
ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｏｔｏｍｏｒｐｈｏｇｅｎｅｓｉｓꎬ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｏｆ ｐｌａｎｔｓ. Ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ＵＶ￣Ｂ
ｐｈｏｔｏｒｅｃｅｐｔｏｒｓ ｏｆ Ａｐｏｃｙｎｕｍ ｐｌａｎｔꎬ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｓｃｒｅｅｎ ａｎｄ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃａｌｌｙ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ＵＶ￣Ｂ
ｐｈｏｔｏｒｅｃｅｐｔｏｒｓ ＵＶＲ８ ｂｙ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｇｅｎｏｍｅ ｄａｔａ ｏｆ Ａｐｏｃｙｎｕｍ ｖｅｎｅｔｕｍ ａｎｄ Ａ. ｃａｎｎａｂｉｎｕｍꎬ ａｎｄ ａｌｓｏ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ＵＶＲ８
ｇｅｎｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ ｕｎｄｅｒ ＵＶ￣Ｂ ｓｔｒｅｓｓ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｕｓｉｎｇ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ ｄａｔａ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｔｈｅｒｅ
ｗｅｒｅ ｓｉｘ ＵＶＲ８ ｇｅｎｅｓ ｉｎ Ａ. ｖｅｎｅｔｕｍꎬ ａｎｄ ｆｉｖｅ ＵＶＲ８ ｇｅｎｅｓ ｉｎ Ａ. ｃａｎｎａｂｉｎｕｍ. Ｔｈｅ ｆｏｒｍｅｒ ｗａｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｏｎ ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｓ
１ꎬ ７ꎬ ９ ａｎｄ １１ꎬ ａｎｄ ｔｈｅ ｌａｔｔｅｒ ｏｎ ｃｈｒｏｍｏｓｏｍｅｓ １ꎬ ８ ａｎｄ ９. (２) ＵＶＲ８ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｗｅｒｅ ａｌｌ ｈｙｄｒｏｐｈｉｌｉｃ ｓｔａｂｌｅ ｐｒｏｔｅｉｎｓꎬ
ｌｏｃａｌｉｚｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｎｕｃｌｅｕｓꎬ ｗｉｔｈｏｕｔ ｔｒａｎｓｍｅｍｂｒａｎｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｒ ｓｉｇｎａｌ ｐｅｐｔｉｄｅｓ. Ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｎｓｉｓｔｓ ｍａｉｎｌｙ ｏｆ
ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｓｔｒａｎｄꎬ ｒａｎｄｏｍ ｃｏｉｌꎬ ａｌｐｈａ ｈｅｌｉｘ ａｎｄ ｂｅｔａ ｔｕｒｎ. Ｔｈｅ ｔｅｒｔｉａｒｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ ＡｖＵＶＲ８ｂ ａｎｄ ＡｃＵＶＲ８ａ ｗｅｒｅ ｍｏｓｔ
ｓｉｍｉｌａｒ ｔｏ ｔｈａｔ ｏｆ Ａｒａｂｉｄｏｐｓｉｓ ｔｈａｌｉａｎａ ａｎｄ ｗｅｒｅ ｍｏｓｔ ｃｌｏｓｅｌｙ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ Ｃｏｆｆｅａ ａｒａｂｉｃａ (ＣａＵＶＲ８) ａｎｄ Ｃ. ｅｕｇｅｎｉｏｉｄｅｓ
(ＣｅＵＶＲ８). Ｔｈｅ ｇｅｎｅ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｏｆ Ａｐｏｃｙｎｕｍ ｖｅｎｅｔｕｍ ＡｖＵＶＲ８ｂ ａｎｄ Ａ. ｃａｎｎａｂｉｎｕｍ ＡｃＵＶＲ８ａ ｗｅｒｅ ｈｉｇｈｌｙ
ｓｉｍｉｌａｒ ｔｏ ｔｈｏｓｅ ｏｆ ＡｔＵＶＲ８. (３) Ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ＡｖＵＶＲ８ｂ ａｎｄ ＡｃＵＶＲ８ａ ｗｅｒｅ ｕｐ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｗｏ
￣２ ￣１
Ａｐｏｃｙｎｕｍ ｐｌａｎｔｓ ｗｅｒｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｄｏｓｅ ｏｆ ＵＶ￣Ｂ (１７.５２ ｋＪｍ ｄ ). Ｉｔ ｉｓ ｓｐｅｃｕｌａｔｅｄ ｔｈａｔ ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ
ＵＶ￣Ｂꎬ ｔｈｅ ＡｖＵＶＲ８ｂ ｉｎ Ａ. ｖｅｎｅｔｕｍ ａｎｄ ｔｈｅ ＡｃＵＶＲ８ａ ｉｎ Ａ. ｃａｎｎａｂｉｎｕｍ ｐｌａｙ ａ ｍａｊｏｒ ｒｏｌｅꎬ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. (４) Ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ
ｏｆ ｃｉｓ￣ａｃｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ＵＶＲ８ ｗａｓ ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｌｉｇｈｔꎬ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬ ｍｏｉｓｔｕｒｅꎬ ｏｘｙｇｅｎ ａｎｄ
ｈｏｒｍｏｎｅｓ. Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｗｉｌｌ ｌａｙ ａ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｇｅｎｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ＵＶＲ８ ｉｎ Ａｐｏｃｙｎｕｍꎬ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ
ｃｌｕｅｓ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ＵＶ￣Ｂ ａｄａｐｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ Ａｐｏｃｙｎｕｍ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ａｐｏｃｙｎｕｍ ｖｅｎｅｔｕｍꎬ Ａ. ｃａｎｎａｂｉｎｕｍꎬ ＵＶＲ８ ｇｅｎｅꎬ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓꎬ ｂｉｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ

太阳光不仅是光合作用的能量来源ꎬ也是调 ＵＶＲ８ 为 感 受 ＵＶ￣Ｂ 的 特 异 性 光 受 体 ( Ｒｉｚｚｉｎｉ ｅｔ
控植物生长发育、昼夜节律、代谢物合成等的重要 ａｌ.ꎬ ２０１１)ꎮ 目前ꎬ对 ＵＶＲ８ 结构和功能研究在拟
环境 因 子 ( Ｆｒｏｈｎｍｅｙｅｒ ＆ Ｓｔａｉｇｅｒꎬ ２００３ꎻ Ｊｅｎｋｉｎｓꎬ 南芥中进行的较多ꎬ研究结果表明ꎬＵＶＲ８ 蛋白为
２０１４ａꎬｂ)ꎮ 紫外线(ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔꎬ ＵＶ)作为太阳光的 盐桥链接的同源二聚体结构ꎬ其单体由 ７ 个片状
组成部分ꎬ按其波长可分为 长 波 紫 外 线 ( ＵＶ￣Ａꎬ 结构首尾相连的 β 螺旋纵向排列围成的环形结构
３２０ ~ ４００ ｎｍ)ꎬ中波紫外线( ＵＶ￣Ｂꎬ ２８０ ~ ３２０ ｎｍ) (Ｃｈｒｉｓｔｉｅ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２ꎻ鲍思元ꎬ２０１６)ꎮ 高度保守的
和短波紫外线( ＵＶ￣Ｃꎬ １００ ~ ２８０ ｎｍ) ( 刘明雪等ꎬ ＵＶＲ８ 色氨酸残基(Ｗ)具有维持其蛋白结构稳定ꎬ
２０１２ꎻ陈慧泽等ꎬ２０２１)ꎮ ＵＶ￣Ａ 可穿过大气层直接 接收和传递 ＵＶ￣Ｂ 信号等功能( Ｊｅｎｋｉｎｓꎬ ２０１４ａꎻ张
到达地表ꎬ但不会对生物造成显著影响ꎻＵＶ￣Ｃ 可 宏江等ꎬ２０１９ꎻＬｉ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎬＡｔＵＶＲ８ 直接通过
使大部分植物迅速死亡ꎬ但因其波长较短和穿透 其 Ｗ２３３ 和 Ｗ２５８ 接收 ＵＶ￣Ｂ 而无需借助其他辅助
率差等因素ꎬ在到达地表之前就已被大气层吸收ꎻ 因子作为发色团(Ｒｉｚｚｉｎｉꎬ ２０１１ꎻＯ′Ｈａｒａ ＆ Ｊｅｎｋｉｎｓꎬ
ＵＶ￣Ｂ 大部分可被臭氧层吸收ꎬ作为生物有效辐射 ２０１２ꎻ Ｊｅｎｋｉｎｓꎬ ２０１４ｂꎻ Ｙａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１８)ꎮ 当植
的 ＵＶ￣Ｂ 具有双重效应ꎮ 高强度 ＵＶ￣Ｂ 是逆境胁 株未照射 ＵＶ￣Ｂ 时ꎬＵＶＲ８ 以二聚体形式存在于细
迫因子ꎬ破坏细胞的 ＤＮＡ、蛋白质和脂类等生物大 胞质ꎻ照射 ＵＶ￣Ｂ 时ꎬ其盐桥断裂形成单体并转移
分子ꎬ甚至导致植物死亡ꎻ低强度 ＵＶ￣Ｂ 是细胞信 到细胞核(Ｗｕ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１２) 与解离自 ＣＵＬ４￣ＤＤＢ１
号传导的调控因子ꎬ对植物的光形态建成和代谢 (ｃｕｌｌｉｎ４ ｄａｍａｇｅｄ ＤＮＡ ｂｉｎｄｉｎｇ ｐｒｏｔｅｉｎ １) Ｅ３ 泛素

等生理过程具有重要作用( Ｆｒｏｈｎｍｅｙｅｒ ＆ Ｓｔａｉｇｅｒꎬ 连 接 酶 的 ＣＯＰ１￣ＳＰＡ ( ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｌｙ ｐｈｏｔｏｍｏｒ￣
２００３ꎻＳｈａｍａｌａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２０)ꎮ ｐｈｏｇｅｎｉｃ １￣ｓｕｐｐｒｅｓｓｏｒ ｏｆ ｐｈｙＡ￣１０５ ) 形 成 ＵＶＲ８￣
早在 ２００２ 年筛选对 ＵＶ￣Ｂ 超敏感的拟南芥突 ＣＯＰ１￣ＳＰＡ 新复合体( Ｒｉｚｚｉｎｉꎬ ２０１１ꎻＨｕａｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ
变 体 ( ｕｖｒ８￣１ ) 中 鉴 定 到 了 光 受 体 ＵＶＲ８ ２０１３ꎻ Ｖａｎｅｓａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９)ꎬ 从 而 减 少 ＣＯＰ１ 对
( Ｋｌｉｅｂｅｎｓｔｅｉｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２００２ )ꎬ 并 于 ２０１１ 年 证 实 ＨＹ５(Ｌｏｎｇ Ｈｙｐｏｃｏｔｙｌ ５)的降解( Ｈｕａｎｇꎬ ２０１３)ꎬ同