中药黄芩（Radix Scutellariae）作为我国常见的传统大宗中药材,以唇形科植物黄芩（Scutellaria baicalensis Georgi）的干燥根入药。现代药理研究表明,黄芩苷等黄酮类成分为黄芩的主要药效成分。最新研究发现黄芩苷能够有效抑制新冠病毒（COVID-19）复制。近年来,关于黄芩的研究逐年增长,但对黄芩苷等黄酮类成分的代谢调控研究鲜有报道。R2R3-MYB转录因子是高等植物特有的、数目最多的家族,在生物和非生物胁迫的反应调节、初生和次生代谢产物调控、植物生长发育过程以及植物细胞命运和特性等方面发挥着极其重要的作用。虽然R2R3-MYB调控黄酮类成分的合成积累已经在多个物种中被证实,但在黄芩中尚未见该家族成员的研究报道。本研究收集比较了全国不同产区的黄芩,初步研究了不同花色黄芩种质资源差异;筛选鉴定了黄芩最佳内参基因;基于黄芩全基因组数据,鉴定95个R2R3-MYB家族成员,并对其进行了系统的分析;基于已有研究报道和基因家族分析结果,克隆出黄芩中8个R2R3-MYB基因,并成功构建了相应的表达载体;获得了SbMYB12过表达的转基因毛状根,对其功能进行了初步的探索。主要结论如下:1.实地收集了全国9省份50个产地的58批黄芩样品,采用HPLC方法对黄芩中的黄芩苷、汉黄芩苷、黄芩素、汉黄芩素和千纸层素A等5种黄酮类成分进行测定。以5种黄酮类成分为评价标准,分析了不同产地黄芩的质量,并且以省份为单位分析比较不同省份间黄芩的质量。研究发现,不同花色（紫色、粉色、白色）的黄芩在花青素、黄芩苷等黄酮类物质含量上存在极显著差异。2.为了筛选黄芩的稳定内参基因,本研究采用GeNorm、NormFinder、BestKeeper和RefFinder等四种统计方法,研究了 10个候选内参基因在不同组织类型（根、茎、叶和花）、激素处理（MeJA、SA和ABA）和非生物胁迫（重金属、盐、干旱、寒冷和伤害）条件下的表达稳定性。结果表明,在所有样本中,β-TUB、UBC和PP2A是最稳定的三个参考基因,而ACT11是最不稳定的基因,其次是GAPDH。β-TUB是不同组织、非生物胁迫处理的最佳参考基因,而ACT7在激素处理中最稳定。合适内参基因的选择为利用qRT-PCR方法准确定量黄芩中目的基因的相对转录水平奠定了基础。3.基于黄芩全基因组数据,共鉴定得到95个R2R3-MYB家族成员,系统分析了它们的基因结构、保守基序、基因复制、进化关系和表达模式。在全部95个R2R3-MYB中,有93个基因定位于9条染色体,2个R2R3-MYB基因位于未组装到染色体的支架上。黄芩R2R3-MYB保守结构域分析发现,黄芩中R2R3-MYB的结构域具有高度的序列保守性,同时也具有一定的差异性。基因结构、序列组成分析表明在同一个亚家族中,保守基序和外显子-内含子结构往往相同或相似。启动子顺式作用元件分析显示,在黄芩大多数R2R3-MYB基因启动子区包含有MeJA,ABA,GA,SA,MYB结合位点（参与干旱诱导）,低温及防御和胁迫反应等众多响应元件。基因复制事件分析发现黄芩中存在有限的串联重复（1个）和片段重复（26个）,表明它们在黄芩R2R3-MYB基因扩增中发挥着重要作用。共线性分析表明黄芩和双子叶植物之间的同源性高于单子叶植物。GO分析揭示了黄芩R2R3-MYB蛋白的多种生物学功能。黄芩不同组织转录组数据分析表明,R2R3-MYB基因的表达具有组织差异性。qRT-PCR分析表明,黄芩中许多R2R3-MYB基因响应植物的非生物胁迫（冷胁迫、干旱）和激素诱导（ABA、MeJA）。这些结果为进一步研究黄芩中R2R3-MYB基因的功能特性奠定了基础。4.从黄芩中成功克隆了SbMYB12,SbMYB18,SbMYB32,SbMYB46,SbMYB47,SbMYB60,SbMYB70和SbMYB 74等8个基因,并通过Gateway技术成功构建到pK7WG2R过表达载体上以及用于自激活验证的酵母载体pGBKT7-GW（BD）上。实验表明 SbMYB12、SbMYB18、SbMYB32、SbMYB47、SbMYB60 和 SbMYB70等6个蛋白都有转录自激活活性。同时,我们还成功将SbMYB12,SbMYB32,SbMYB60和SbMYB74等4个基因构建到亚细胞定位载体pHBT-GFP-NOS上,转化拟南芥原生质体,GFP信号显示:SbMYB12,SbMYB32,SbMYB60和SbMYB74都定位在细胞核里。通过发根农杆菌介导的转化技术,获得了SbMYB12过表达的转基因毛状根,通过高效液相色谱法测定转基因毛状根中黄芩苷等黄酮成分含量,与对照组（CK）相比,SbMYB12过表达毛状根中黄芩苷、汉黄芩苷及总黄酮含量显著提高。qRT-PCR分析黄芩中黄酮类成分合成通路上的酶基因,与CK相比,SbMYB12过表达的毛状根中黄芩苷合成通路关键酶基因SbPAL2、SbPAL3、SbCCL7-4、SbCCL7-5、Sb4CL-2、Sb4CL-3、SbCHI-2、SbFNS-2、SbF6H-1、SbF6H-2和Sb UGT-1的表达量显著上调,说明SbMYB12通过上调黄芩苷合成通路酶基因的表达,从而正调控黄芩苷的合成。本研究结果丰富了对黄芩中R2R3-MYB基因家族的认识,为后续黄芩分子水平研究奠定了基础。