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人参(Panax ginseng C.A.Meyer)是五加科人参属多年生草本植物,是驰名中外的名贵药材。人参皂苷的生物合成受结构基因的控制,同时受到转录因子的调节。GIBBERELLIN-ACID INSENSITIVE,REPRESSOR of gai1-3 and SCARECROW(GRAS)转录因子是一类在植物中广泛存在的转录因子,GRAS转录因子在植物茎和根的发育、分生组织的形成、赤霉素信号转导、光信号转导、生物及非生物胁迫过程中发挥着重要的作用。GRAS转录因子可以作为改造植物代谢途径的工具,通过与靶基因启动子或调控元件相互作用来调控靶基因的表达,从而激活代谢途径中多个基因协同作用,有效提高次生代谢产物的积累。然而,对于人参GRAS基因家族的鉴定、系统分析及其参与人参皂苷生物合成等方面的相关研究尚未见报道。本研究以实验室已经建立的吉林人参转录组数据库和表达量数据库为基础,对吉林人参中GRAS基因家族进行鉴定,并系统分析其功能、系统发育、表达模式及共表达网络等,在此基础上,筛选出与人参皂苷生物合成关系紧密的Pg GRAS68-01基因。并且克隆了该基因的全长序列,构建了超表达载体p BI121-Pg GRAS68-01,采用发根农杆菌介导法转化人参实生苗,成功获得阳性人参发状根株系。获得的结果如下:1、共鉴定出131条Pg GRASs组成的吉林人参GRAS(Pg GRASs)基因家族数据,其中59条Pg GRASs有完整ORF。2、GO功能注释显示,Pg GRAS基因注释到15个亚功能(Level 2):细胞过程(Cellular process)、信号传导(Signaling)、代谢过程(Metabolic process)、多细胞生物过程(Multicellular organismal process)、刺激响应机制(Response to stimulus)、生物调节过程(Regulation of biological process)、发育过程(Developmental process)、单一生物过程(Single-organism process)、结合功能(Binding)、转录活性调节类(Transcription factor activity)、蛋白质结合(Protein binding)、核酸结合转录因子活性(Nucleic acid binding transcription factor activity)、细胞(Cell)、细胞器(Organelle)和细胞组分(Cell part)。3、进化分析显示Pg GRASs基因家族分为13个亚家族,而同一亚家族基因的保守结构域相似性高,说明Pg GRASs基因家族进化同时具有多样性和保守性。4、分析PgGRASs基因在吉林人参的14个组织部位、4个不同年生主根和42个农家品种主根的表达量发现其表达具有时空特异性。互作分析发现Pg GRASs基因形成一个共表达网络,说明它们之间存在共同协作的关系。5、外源添加赤霉素抑制人参的生长发育同时降低了人参中皂苷含量,推测赤霉素途径通路对人参皂苷合成途径具有抑制作用。筛选得到与赤霉素响应相关的四条基因(Pg GRAS44-04,Pg GRAS48-01,Pg GRAS50-01,Pg GRAS68-01),通过q RT-PCR研究这些基因在赤霉素处理下人参发状根中的表达模式,初步探索其在人参赤霉素信号转导途径中的功能。6、Pg GRASs表达量与人参皂苷合成关键酶基因和不同单体皂苷表达量进行相关性分析,筛选出10条基因。然后通过对SNP突变位点分析发现这10条基因中有2条基因(Pg GRAS48-01和Pg GRAS68-01)具有极显著变化。其中,Pg GRAS68-01与关键酶基因具有紧密的互作关系,最终选择Pg GRAS68-01进行进一步的功能验证。7、克隆Pg GRAS68-01基因全长(1656 bp),构建超表达载体p BI121-Pg GRAS68-01,并利用发根农杆菌介导法转化人参实生苗,获得阳性发状根单根系。利用PCR检测方法初步证明Pg GRAS68-01基因整合到了人参基因组中。8、对阳性发状根单根系进行皂苷含量的检测后发现Pg GRAS68-01在人参皂苷合成中起到抑制作用。