不同生长年限木香转录组分析及倍半萜合成基因挖掘
2024-07-25分类号:S567.239
【部门】重庆市中药研究院 重庆市中药良种选育与评价工程技术研究中心
【摘要】【目的】倍半萜是木香的主要有效成分,通过分析不同生长年限木香根部的倍半萜化合物含量及转录组差异,挖掘倍半萜合成相关基因,为深入研究木香功能基因和有效成分合成提供理论参考。【方法】10月采集同一地块中2年生和3年生健康木香植株的根部为材料,用高效液相色谱法(HPLC)测定其倍半萜化合物含量,并构建cDNA文库,利用IIllumina NovaSeq 6000高通量测序平台进行转录组测序,然后对测序原始数据进行生物信息学分析,采用qRT-PCR技术对基因表达结果进行验证。【结果】①HPLC测定结果表明倍半萜物质含量在3年生木香中更高,随生长年限延长而增加。②经质控筛选,转录组测序共获得40 Gb clean base,拼接后共获得90 912条Unigenes,平均长度为1 081 bp,N50为1637 bp;经与7个数据库进行比对,结果显示获得注释信息的Unigenes共有61 268条,木香与刺头朝鲜蓟Cynara cardunculus L.同源序列最多。③基于FPKM值的log2倍数绝对值大于1及错误发现率小于0.05为标准筛选到827个DEGs,其中在3年生木香中有61个DEGs表达量上调,有766个DEGs表达量下调;509个DEGs被富集到109个GO项,有12项显著富集,其中分子功能3项,生物学过程4项,细胞组分5项;KEGG富集分析表明,287个DEGs被注释到178条代谢通路中,主要富集在核糖体、阿尔茨海默病、cGMP-PKG信号通路和PPAR信号通路;根据DEGs的注释信息,挖掘到7个倍半萜生物合成途径酶基因,分别为3个DXS、1个MECPS和3个GERD,这些基因在3年生木香中表达量下调。④进一步选择4个候选基因用qRT-PCR技术进行验证,验证结果与转录组数据一致。【结论】2年生和3年生木香的倍半萜物质含量和倍半萜生物合成基因表达存在显著差异,挖掘的倍半萜合成基因为解析木香倍半萜生物合成的分子机制和优良品种的分子育种提供基础支撑。
【关键词】木香 生长年限 转录组测序 差异表达基因 倍半萜类
【基金】重庆市基本科研业务费项目(jbky20210018);; 重庆市开州区农业农村委鲁渝协作项目(开州农函[2021]335号);; 重庆英才计划创新领军人才项目(CQYC20200301170)
【所属期刊栏目】西南农业学报
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