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目的:中国药典(2015版)记载风轮菜是唇形科、风轮菜属、多年生的草本植物,是治疗各种出血症的传统民间药物。三萜皂甙和黄酮类物质是风轮菜的主要药效成分。为深入挖掘风轮菜三萜皂甙和黄酮合成途径中的关键酶基因,本研究利用二代测序技术对风轮菜根、茎和叶组织进行转录组测序,构建了三个组织的基因表达谱,解析了调控风轮菜三萜皂甙和黄酮代谢相关的酶基因。为风轮菜属植物以及其它植物三萜皂甙和黄酮类物质合成相关功能基因的挖掘和调控机制的研究提供了理论和实验基础。方法:分别提取新鲜风轮菜样品根、茎、叶三个组织的总RNA,建立各个组织的cDNA文库,利用BGI-500测序平台测序。过滤原始数据,获得clean reads,从头组装clean reads,聚类去冗余,获得Unigene。将Unigene注释到蛋白数据库,得到Unigene的功能注释。根据KEGG路径注释的KO号查找与三萜皂甙和黄酮相关的合成途径,鉴定分析这些代谢途径的关键酶基因。利用荧光定量PCR技术,检测参与三萜皂甙和黄酮合成相关的关键酶基因在m RNA水平的表达情况。结果:风轮菜转录组测序共得到30.51 Gb数据,组装去冗余后,得到135,968条Unigene,Unigene的平均长度为1,195 bp,N50长度为1,890 bp,GC含量为42.57%。其中,102,154条Unigene(75.13%)分别注释到七大公共数据库中。注释率分别为70.86%(NR)、51.42%(NT)、37.67%(GO)、56.03%(KOG)、55.01%(KEGG)、53.76%(Swiss Prot)以及53.73%(Pfam)。根据KEGG数据库注释结果,发现与三萜皂甙和黄酮类物质合成相关的途径,鉴定参与三萜皂甙生物合成的Unigene有511条,黄酮类生物合成的Unigene有828条。其中,123条基因编码三萜皂甙合成途径的6个关键酶(HMGR、DXS、DXR、SS、SM和β-AS),一些参与萜类合成的TFs也被鉴定。318条基因参与编码黄酮合成途径的9个酶(PAL、4CL、C4H、CHS、CHI、F3H、FLS、DFR和ANS)。差异表达分析显示,在三萜皂甙合成途径中,编码AACT、HMGR、DXS、DXR、HDS、HDR和FPPS的Unigene在叶中高表达;黄酮合成途径中,CHS和CHI在茎中高表达。运用荧光定量PCR技术,鉴定了风轮菜DXS、DXR、HDS、PMK、IDI和CHS基因在根、茎、叶组织中的m RNA表达水平与转录组数据趋势相同,验证了转录组测序的真实可靠性。结论:本课题首次在国际公共数据库建立了风轮菜转录组数据库(NCBI SRA数据库,登录号:SRP166297)。通过对风轮菜转录组数据的分析,获得了135,968条Unigene,系统的分析了三萜皂甙和黄酮类物质生物合成途径以及关键酶基因,为研究药用植物萜类和黄酮类化合物生物合成提供了新的思路。此外,还发现调控风轮菜三萜皂甙和黄酮合成的关键酶基因的表达水平具有组织特异性,如编码HMGR,DXS和DXR等基因的m RNA表达水平在叶中较高;编码CHS和CHI的基因的m RNA表达水平在茎中较高。说明这些关键酶基因的表达水平可能与风轮菜相关药效成分的积累有关,同时也为将来利用基因工程手段提高风轮菜药效成分的产量提供了分子依据。