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石杉碱甲(Huperzine A)是一种潜在的、高效低毒的可逆性乙酰胆碱酯酶(Acetylcholinesterase,AChE)抑制剂,是治疗老年痴呆症的理想药物。目前,石杉碱甲大部分都来源于石杉科植物,这类植物对生长环境要求比较严格并且生长周期长,在自然条件下从孢子萌发到成熟大概需要15-20年,这严重制约着石杉碱甲的产量。本研究以蛇足石杉(Huperzia serrata)和实验室人员分离到的产石杉碱甲内生真菌Colletotrichum gloeosporioides ES026为材料,对该菌株进行转录组测序,并且对测序所获得的转录本进行组装、注释分析后,发现与石杉碱甲合成途径相关的基因,并利用荧光定量PCR技术对目的基因进行验证.主要研究结果如下: 1.通过高通量测序技术在菌丝样品中得到了50700132个Reads,共4563011880bp的核苷酸序列,其中质量高于20%的比例是95.49%,高于30%的比例是87.67%。对质量修剪后的序列进行数据统计得到了50442617个高质量的Reads,共4324299051bp的核苷酸序列,通过有效的Reads组装,共得到了24998 Unigenes,40536684碱基数,组装得到了19790个基因。所有转录本的平均长度是1621.6bp,其中组装得到的最长转录本长度12565bp,最短转录本长度是301bp,超过一半contigs(12,882)的长度是在200bp-1200bp之间。转录组数据已经提交Genbank,登录号为SRP038110。 2.对Unigene进行功能注释,其中16,990个Unigenes注释到NR库中;6954个Unigene注释到GOC库中,其中在25个功能分组中:“general function prediction only”(1,200;19.28%)是最多的;9353个Unigenes共映射到51个不同的GO节点(term),从生物过程、分子功能、细胞组分三个方面进行分类注释,40%的SSR的长度超过15bp。 3.通过与KEGG数据库比对,有3754个Unigenes参与到308个不同的代谢途径中,并发现了与生物碱的生物合成相关的3条代谢通路,分别是赖氨酸生物合成途径,生物素代谢途径,莨菪烷,哌啶和吡啶类生物碱的生物合成途径。共发现15个未知的酶可能参与石杉碱甲的生物合成。 4.通过转录组注释发现了基因Copper amine oxidase(铜氨氧化酶),可能参与石杉碱甲代谢途径的生物合成,通过在蛇足石杉中的表达分析,发现在其根茎叶中都可以检测到这一基因。在这基础之上又进一步的运用荧光定量PCR对Copper amine oxidase基因在胶胞炭疽菌ES0263、4、5、6、7、8天中的表达量进行分析,发现第五天的表达量是最高的。而产石杉碱甲的量最高的是在第6天。因此铜氨氧化酶由此推测在胶胞炭疽菌ES026的石杉碱甲的生物合成中可能是一个快速性限制酶。 综上所述,本文在基于第二代转录组测序的平台下,通过对所获得的转录组数据进行组装、注释分析,发现了与ES026石杉碱甲生物合成相关的基因copper amine oxidase,并且通过荧光定量PCR技术对该基因进行表达分析,推测copper amine oxidase可能是合成石杉碱甲的一个重要的调控因子。另外通过转录组测序为我们以后更好的认识C.gloeosporioides ES026奠定了良好的基础。