近日，云南农业大学农学与生物技术学院赵昶灵教授团队在农林科学国际TOP期刊Industrial Crops & Products（中科院一区）发表题目为“Transcriptome-based dissection of starch synthesis-dependent characterization of Drumstick-forming on yield increase of Panax notoginseng taproots”的研究型论文。
三七“拔鸡腿”是指从每年7~8月开始，大田栽培的部分2、3年生三七植株的地上茎顶部茎段出现的鸡腿状（侧面观为倒梯形）横向增粗现象。三七（Panax notoginseng (Burk.) F. H. Chen）作为一种重要的中药材，其根茎的产量直接关系到药材的供应和经济效益。三七主根是三七最主要的入药部位，主根的产量是决定三七药材商业价值的核心。淀粉是三七药材尤其是主根药材中含量最高的成分，也是决定药材产量的最关键成分。400余年的种植经验发现，“拔鸡腿”表型能精准表征三七药材的高产，但是，上述“表征”的确切内涵至今仍不清楚。
本研究通过转录组分析，结合重量、排水法、石蜡切片和基于试剂盒的分光光度法，系统阐明“拔鸡腿”对三七药材高产的表征效应，尤其是阐明了淀粉合成关键酶基因转录水平对药材产量的贡献以及转录水平与“拔鸡腿”的相关性。研究表明，磷酸果糖激酶（PFK）、蔗糖酶（INV）、淀粉分支酶（SBE）和果糖-1,6-二磷酸醛缩酶（FBA）的表达直接决定着三七主根直链淀粉、支链淀粉和总淀粉的合成，然而，对于与淀粉合成相关的TFs，只有DOF和NAC与主根淀粉合成相关。主要是两个DOF TFs，即Pno06G005621（DOF3.6）和Pno03G015691（DOF3.6），在非显著水平上负调控AC、TSC和AC/APC；其次是两种NAC TFs，即Pno07G002944（NAC035）和Pno12G000370（NAC035），在非显著水平上正调控AC、TSC和AC/APC。以上这些基因的表达变化直接影响了淀粉含量的合成，从而调控了三七主根的产量。这一发现不仅有助于提升三七的种植效益，也为其他淀粉合成相关作物的产量提升提供了新的思路和方法。
赵昶灵教授为本文的通讯作者，在读博士生李桂琼和已毕业博士生张洪玲为本文的共同一作。本研究得到了国家自然科学基金资助项目“三七药材皂苷含量‘拔鸡腿’响应性增高的机理”（项目编号82460741）和“一年生三七地上茎的黄金分割式紫化及其与皂苷积累的关系”（项目编号31460065）和文山壮族苗族自治州农业科学院“滇东南石漠化地区特色饲草种质资源评价和优良种质筛选”（项目编号WYHZ2023-01）等项目资助。
来源：云南农业大学
