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山豆根(Sophora Tonkinensiss Gapnep)为双子叶植物纲豆科植物越南槐的干燥根及根茎,分布于中国南部,主产地为广西。山豆根中含有丰富的生物碱,其主要药用成份为苦参碱和氧化苦参碱。此外,山豆根还含有多糖、黄酮类、三萜类及酚性化合物、香豆素、甾醇、蒽醌、咖啡酸等多种成分,具有抗肿瘤、抗菌消炎、抗氧化等药理作用。本论文旨在利用Solex高通量测序技术,以组培苗(StOM)、移栽后6月(St6M)、移栽后12月(St12M)山豆根为材料,分别提取RNA构建3个转录组,并应用生物信息学方法对所得Unigenes序列与GenBank基因序列进行注释分析,从功能基因组水平上研究山豆根次生代谢中重要基因的表达。本研究为进一步克隆其功能基因全长、探索山豆根基因功能提供了基因资源,同时也为阐明山豆根苦参碱、氧化苦参碱等生物碱生物合成途径奠定了基础,并且对于改善濒危药用植物山豆根资源匮乏现状,提高其药材质量均有重要的理论和现实意义,同时为解决其它相类似的问题开拓了新的思路。主要研究结果如下：1、在组培苗阶段,山豆根已累积少量苦参碱和氧化苦参碱；随着生长周期的延长,含量逐步升高,并在生长6个月后达到最高值,之后含量呈下降趋势；分析组培苗、栽培6月、栽培12月的山豆根苦参碱、氧化苦参碱及总碱的含量均达到极显著差异。对这3个时期进行转录组分析,有望找到生物碱合成相关基因。2、改良的Trizol法适合山豆根根部总RNA的提取,利用此方法的总RNA有效高的质量,其28S rRNA与18S rRNA的亮度比例接近2：1,边缘清晰,没有降解,OD260/280值分别为2.09,2.05和2.08,OD260/230值分别为2.12,1.95和2.2,适用于下一步的转录组分析。3、经测序,每个转录组获得了6000万条原始序列,经去除低质量序列和去冗余后,最终获得山豆根107575条Unigene序列,平均长度为839nt,N50达1379nt。4、将所有Unigenes比对NR、NT、Swiss-Prot、KEGG、COG、GO等数据库,共有73790条Unigenes获得了注释,其中NR和NT库分别有66844和63599条Unigene获得注释。5、测序找到与山豆根生物碱、萜类、甾醇类、黄酮类以及其它大量的次生代谢相关的unigenes 7971条,已知的生物碱合成途径相关的Unigenes 151条,同时发现了与山豆根生物碱合成相关的CYP450s、赖氨酸脱羧酶(Lysine decarboxylase)、二氨基庚二酸脱羧酶(Diaminopimelate decarboxylase)、二胺氧化酶(Diamine oxidase)、Hyoscyamine 6-dioxygenase、(RS)-norcoclaurine 6-O-methyltransferase等基因,以及苦参碱和氧化苦参碱的前体赖氨酸的合成与降解途径中的大部分基因,其中,赖氨酸合成相关111条,降解相关154条。此外还获得1000余个编码转录因子的unigenes,可能参与山豆根的基因表达调控。6、表达差异分析获得山豆根不同时期的差异表达基因：在StOM/St6M中,6484条基因上调,9784条基因下调；St6M/St12M中,有4821条基因上调,2412条基因下调；StOM/Stl2M中,9133条基因上调,9363条基因下调。这些基因为山豆根的次生代谢、生长发育等基因的时空表达规律研究奠定了基础。7、在山豆根转录组中得到13506个SSR位点,占总unigenes序列的12.55%,平均每100 kb出现14.96个SSR。 SSR中三核苷酸重复最多(4629条),其次为二核苷酸重复(4471条),最少的为四核苷酸重复(236条)。此外,共发现555种基序类型。8、St0M发现68301个SNP位点,包括41380个转换位点和26921个颠换位点；St6M发现72525个SNP位点,包括43946个转换位点和28579个颠换位点；St12M发现77560个SNP位点,包括47420个转换位点和30140个颠换位点。SNP的数量与生长时间呈正相关。