龙葵(Solanum nigrum Linn)是一年生茄科(Solanaceae)草本植物,广泛分布于亚洲,欧洲,美洲的温带至热带地区。全草可入药,在中国可作为一类药用植物而被使用,具有清热解毒和活血消肿的功效,临床上对于水肿、跌打损伤以及慢性气管炎等疾病症状有一定的改善效果。龙葵果实中含有丰富的黄酮类化合物,并且不同生长阶段的果实中黄酮类化合物的含量有较大的差异。由于缺乏基因组的信息,龙葵中类黄酮生物合成及积累的机制尚不明确,本文分别选取了龙葵的未成熟果实(青绿色)和成熟果实(紫黑色)为研究对象,对这两种不同生长状态的龙葵果实进行转录组测序,深入分析类黄酮生物合成相关基因的表达水平。本研究为黄酮类化合物在龙葵果实中的积累提供了重要的信息,提高了我们对龙葵果实中黄酮类化合物生物合成的分子机制的认识。同时,高深度的转录组de novo测序产生了大量的生物信息,为龙葵的分子机制研究提供了宝贵的资源。具体研究内容及结果如下:(1)采摘不同生长时期的龙葵果实并从中提取总RNA,利用mRNA具有ploy(A)尾的性质从总RNA中分离并纯化mRNA,随后构建cDNA文库,并采用实验室购置的Illumina Nextseq 500高通量测序平台进行测序。过滤掉低质量的reads以及接头序列后采用Trinity软件进行组装,通过从头组装共得到了118198条Unigene,其中,N50的长度为1339 bp。然后将得到的序列与公共数据库(Uniprot,Pfam,EGG/NOG,KEGG和GO)进行比对,对龙葵转录组进行注释,其中70116条Unigene(约占59.3%)被注释到至少一个数据库。(2)差异表达基因的筛选使用的阈值为log|FC|>2以及FDR<0.001,经过分析发现共有527条基因在不同生长阶段的果实中具有较大的表达差异。与未成熟果实相比,有329条基因在成熟的果实中表达下调,198条基因在成熟果实中表达上调。(3)对差异表达基因进行KEGG分析发现,有8条基因与黄酮类代谢通路直接相关,且大部分在成熟果实中表达上调。最终发现调控类黄酮3’,5’-羟化酶(F3’5’H)、二氢黄酮醇-4-还原酶(DFR)以及花色素合成酶(ANS)合成的3种基因的差异表达是造成龙葵的不同生长状态果实中黄酮类生物合成差异的主要原因。(4)在本研究中,通过功能注释发现了226条unigene编码ABC转运蛋白的形成,68条unigene编码GST的形成,11条unigene编码H+-ATPase的形成,这些化合物负责黄酮类分子的隔离,并且可以共存于植物细胞中,通过H+-ATPases在胞质溶胶和液泡(或细胞壁)之间建立质子梯度是将一些类黄酮,特别是花青素转运到液泡中的主要驱动力。(5)为了验证转录组测序及分析结果的可靠性,采用qPCR技术对随机选择的5条参与类黄酮生物合成的unigene进行表达水平验证。实验发现所有被验证的基因测序分析的结果与qRT-PCR表达模式一致,说明此次转录组学分析具有高度可重复性和可靠性。