人参(Panax ginseng C.A.Meyer)是五加科多年生草本植物,是我国传统的名贵中药材,人参的主要活性成分是人参皂苷,人参皂苷生物合成的分子机制一直是研究的热点。NAC转录因子是植物特异性转录因子中最大的一类,NAC转录因子涉及多个生长发育和胁迫应答过程,功能多样而重要,从发现至今一直是研究的热点。但关于人参NAC转录因子基因家族的功能分析仍未见报道,因此探究该转录因子家族在人参皂苷合成中的功能有重要意义。本研究利用生物信息学对人参NAC转录因子基因家族进行系统分析,筛选出与人参皂苷合成高度相关的Pg NAC基因,同时以人参叶柄和根为受体材料,利用农杆菌介导法进行了遗传转化,并对转化材料的皂苷含量进行了分析,初步验证人参中NAC转录因子的功能。实验结果如下:1.从吉林人参248,993 Unigenes数据库筛选得到251条Pg NAC Unigenes,系统进化分析表明人参中NAC蛋白分为18个亚家族,且保守性较高。2.GO功能注释结果表明,在Level 2水平上,Pg NACs注释8个功能亚类:单一生物过程、细胞过程、代谢过程、结合、催化活性、细胞部分、细胞器、细胞。富集分析表明,Pg NACs在细胞过程、催化活性、结合和细胞部分中呈显著性富集。表达模式分析表明人参中NAC基因在不同农家品种,不同组织部位和不同年生根中的表达存在差异,呈现不同程度的上调或下调表达;互作网络分析显示Pg NACs之间的联系紧密,相互影响共同参与植物的代谢过程。3.筛选得到五条与胁迫相关的基因(Pg NAC05-2,Pg NAC41-2,Pg NAC48,Pg NAC56-1,Pg NAC59),对人参发状根进行冷胁迫处理,通过q RT-PCR研究这些基因在冷胁迫下的表达模式,初步验证其在人参冷胁迫中的功能。4.进行了Pg NACs与皂苷含量的相关性分析,结果表明94条Pg NACs基因与皂苷含量显著相关;Pg NACs与皂苷合成关键酶基因表达量的相关性分析表明,122条Pg NACs基因与关键酶基因表达量相关。同时与皂苷含量和皂苷合成关键酶基因表达显著相关的Pg NACs有60条,其中24条含有完整的ORF和保守结构域。不同P值条件下(Pvalue=5.00E-02-P value=1.00E-08),这24条Pg NACs基因与皂苷合成关键酶基因互作网络分析表明,Pg NAC41-2始终与关键酶基因具有紧密的互作关系,选择Pg NAC41-2进行进一步的功能验证。5.克隆Pg NAC41-2基因,构建植物表达载体,利用农杆菌介导法对人参外植体进行转化,经PCR初步鉴定,得到阳性发状根。6.对阳性发状根进行皂苷的提取与纯化,测定阳性发状根中单体皂苷的含量,结果显示Pg NAC41-2基因促进皂苷的生物合成。