紫草宁及其衍生物主要在紫草科植物的根部积累，具有抗菌，消炎和抗肿瘤等活性。为了大规模生产这些有用的化合物并分析紫草宁的合成机制，已有的研究报道认为各种生物和非生物因素因子比如光信号，真菌诱导子，NO和一些植物激素(如乙烯、茉莉酸)等均参与了紫草宁合成的调控过程。　　为了详细研究茉莉酸对紫草宁的调控作用，我们研究了茉莉酸对紫草宁合成相关酶基因表达的影响。结果表明，茉莉酸可以显著促进PAL，C4H，HMGR，PGT, CYP98A6等基因的表达，特别LEPS2的表达。有研究表明，ClassⅡ的TCP(TEOSINTE RANCHED/CYCLOIDEA/PCF)转录因子可以调控茉莉酸合成关键酶LOX2基因，而该基因受到micro319的调控，在jaw突变体中micro319过表达导致的多个TCP基因受到抑制。为了详细研究TCP转录因子在紫草宁合成过程中的调控作用，我们设计简并引物并最终通过RACE方法从紫草中得到了LeTCP2基因的全长。生物信息学分析表明该基因属于ClassⅡ的TCP基因家族中的CIN亚家族。将LeTCP2基因在aw突变体中进行了异源过表达的功能互补实验，结果表明LeTCP2基因可以基本回复突变体的表型，植株的叶片，角果等基本回复到了野生型的表型，叶片比较伸展，角果的表面比较平滑。LeTCP2在jaw中的过表达提高了植株中LOX2及MYC等和茉莉酸合成及信号转导相关的基因表达，另外也促进了和次生代谢合成相关的PAL，C4H，4CL等基因的表达，推测LeTCP2基因在茉莉酸的合成及紫草宁的合成调控过程中可能起到关键的作用。　　有意思的是，我们发现LeTCP2的过表达同样也影响到了拟南芥根系的发育，jaw突变体的根系中侧根较长，根系远端侧根的分支数目较少，而LeTCP2的过表达植株的根系侧根较短，根系远端侧根的分支数目较多，基本与野生型根系的表型一致。以jaw-LeTCP2，jaw和Col-7植株的根系为材料，利用拟南芥全基因组芯片研究了差异基因的表达谱。结果发现，LeTCP2上调了158个基因，下调了34个基因，其中包括很多转录因子调控蛋白，如SCL，AGL，ANAC和KNAT等成员，其中，Scarecrow家族中的SCL26基因和SCL29基因分别上调了4.9倍116倍。有研究表明，SCL在主根和侧根的形成中起着关键的作用，并可以通过抑制赤霉素信号中的DELLA蛋白促进赤霉素信号的传导;ANAC基因受生长素诱导并且作为生长素信号传导途径中TIR1的下游信号分子介导生长素信号以促进侧根发育;AGL基因在侧根原基中高表达，可以正调控侧根的生长，在主根的顶端分生组织中也有表达。另外上调的基因中还包括和激素相关的基因，比如和乙烯多胺合成相关的ARD3，细胞分裂素相关的细胞分裂素氧化酶ATCKX4，赤霉素响应基因GASA5，调控茉莉酸响应的CYP82C2基因等。LeTCP2基因可能通过影响这些基因的表达进而促进了根系的发育。　　生长素2，4-D可以促进紫草愈伤细胞的增殖，但是却完全抑制次生代谢产物紫草宁的合成。Real-time PCR结果显示，除了HMGR基因外，2，4-D可以抑制PAL，C4H，PGT, CYP98A6，特别是显著抑制了LEDI-2和LEPS2的基因表达。应用高通量功能蛋白质组学方法获得了在M9培养基中加入和不加入2，4-D后培养4d的紫草细胞的差异蛋白质表达谱。经过Image Master2D Elite5.0软件分析筛选显著性差异蛋白，并运用基质辅助激光解吸附/电离飞行时间质谱(MALDI-TOF/MS)和串联飞行时间质谱(tandem TOF/TOF MS)进行了蛋白的鉴定，随后运用Mascot软件对蛋白点质谱进行了数据库查询和功能注释，共得到了紫草细胞在培养体系转换过程中的70个差异表达蛋白。在这些差异蛋白中，发现了2，4-D调控紫草宁合成的一些重要靶标蛋白，2，4-D抑制了PAL，IPI等关键的紫草宁合成蛋白，和生长素及氨基酸合成相关的蛋白IPGS，腈水解酶，和能量信号传递相关的铁氧蛋白-NADP-氧化还原蛋白，PR10同源的Bet v1蛋白，以及和乙烯和多胺合成相关的Met循环中的ARD蛋白等。2，4-D可能通过下调这些靶标基因进而抑制了紫草宁的合成。　　乙烯信号途径被证实参与了紫草宁的合成过程。ERF转录因子是乙烯信号转导途径中的关键因子。在实验室的前期工作中，利用cDNA芯片的方法从滇紫草中克隆了一个光调控的AP2/ERF家族成员，OpERF-1。为了研究紫草科中滇紫草和硬紫草中ERF序列的进化关系，根据滇紫草的ERF基因的序列，我们克隆了硬紫草中的ERF成员LeERF-1。生物信息学分析表明OpERF-1和LeERF-1基因均属于AP2/ERF家族中的B3亚家族，两者具有100％的氨基酸同源性。LeERF-1基因受到黑暗的强烈诱导，白光，红光和蓝光均有不同程度的抑制效果，且在紫草宁合成的根部的表达量远高于茎和叶中的，说明LeERF-1基因可能在光信号和乙烯信号互作及紫草宁合成调控中起到关键的作用。　　本研究结果表明，激素信号分子包括茉莉酸，生长素和乙烯通过关键的靶标基因在紫草宁合成过程中起到了重要的调控作用，而且这些调控因子还可能通过复杂的互作调控网路，进一步整合信号通路，从而精确调控次生代谢产物紫草宁的触发合成。该研究结果不仅为进一步理解激素对次生代谢产物调控的分子机制，而且为高效调控次生代谢的生物合成提供了新的靶标基因并奠定了重要的理论基础。