决明(Cassia obtusifolia L)作为豆科决明属植物,其种子被称为决明子,是常用的中药,收录于《中国药典》。决明中富含大黄酚与橙黄决明素等蒽醌类药用成分,然而有关于决明中蒽醌类化合物的生物合成与调控机制研究却报道甚少。本论文首先利用HPLC法来测定决明不同组织中大黄酚以及橙黄决明素的含量,结果发现大黄酚以及橙黄决明素主要在决明的种子中进行富集,这为利用高通量测序研究决明蒽醌类化合物在不同组织中的生物合成及其调控机制提供了基础。接下来,我们开展了决明二代和三代转录组联合测序工作即:对决明的根,茎,叶,花,种子五个组织部位分别进行二代测序,将五个组织混合成一个样品F01进行三代测序。5个组织的二代转录组测序数据均不少于6Gb Clean Data,Q30达到85%。通过与8个功能数据库进行比对后发现有98.25%(57,092个)的基因与其中的基因具有同源性,其中GO分类注释与代谢过程有关的基因数为21,114个,在KEGG功能分类中发现了参与次级代谢物生物合成的1214个转录本,其中参与苯丙烷类、类固醇与萜类骨架生物合成的转录本数目分别为:363、79与165,这些转录本可为蒽醌类化合物的生物合成提供生物合成前体。F01样品进行三代测序共获得subreads 4,315,774个,聚合酶序列601,168个,ROI序列282,022个,全长非嵌合序列136,567个,非全长序列114,185个,一致性序列67,222个,最后得到去冗余序列为58,106个。在决明的种子、根、茎、叶和花中分别发现了40,118、41,711、4,388、82,771和45,922个转录本。以FPKM>10为阈值,在决明根、茎、叶、花与种子中筛选出表达丰度较高的基因数分别为7,877、9,023、8,114、9,082与5,870。其中在决明的根、茎、叶、花、种子中特异表达的基因数分别为714、432、889、2,629与658。此外,基于样品的去冗余的序列,F01预测出2,712个可变剪切事件分析预测出40,160个SSR,37,659个完整的CDS以及775个lncRNA。分析决明转录组数据发现可能参与蒽醌类化合物生物合成的若干基因,涉及MVA途径、MEP途径、莽草酸途径以及聚酮途径。经qRT-PCR验证,通过差异表达分析推测ICS、DXS和IPPS可能是蒽醌生物合成途径中的重要调控靶点。将决明中可能参与蒽醌生物合成的CYPs基因与其他植物的85个CYPs基因一起构建系统发育树,推测其可能的生物学功能。筛选得到303个与决明种子形成和发育有关的转录因子,主要包括101个ZF,24个MYB,24个ARF,19个NAC,18个Homeobox,18个bHLH以及15个NF,并通过qRT-PCR与GO分析进行了验证与进一步功能聚类。论文还对与决明抗逆相关的8个Hsp20基因进行表达模式进行分析,这为决明蒽醌化合物的生物合成途径相关基因、决明种子形成与发育相关基因及决明抗逆相关基因的系统研究提供了转录组学数据与理论基础。本论文还对蒽醌生物合成途径中的CoDXS和CoDXR基因的功能以及表达模式进行研究。论文根据决明转录组中功能注释为CoDXS(1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸合酶)和CoDXR(1-脱氧-D-木酮糖-5-磷酸还原异构酶)的序列来完成OFR的克隆,分别构建原核表达载体pTrc-CoDXS和pTrc-CoDXR在TOP10中进行表达,利用大肠杆菌TOP10的菌斑颜色变化以及对β-胡萝卜素含量的HPLC检测来验证CoDXS和CoDXR基因的功能。同时,对决明CoDXS和CoDXR基因在决明不同在组织以及胁迫条件下的表达模式进行研究,结果表明在不同组织以及不同胁迫条件下,CoDXS和CoDXR基因的表达呈现出的趋势不同,这可能是由CoDXS与CoDXR基因在决明不同组织中以及胁迫条件下参与植物体内信号的接收传导和应答机制过程有所差异引起的。此结果对于进一步研究CoDXS和CoDXR基因调控逆境胁迫的作用以及蒽醌类化合物生物合成途径中的调控机制奠定了基础。