五指毛桃转录组及黄酮类化合物生物合成关键基因分析

摘要

五指毛桃含有香豆素类、黄酮类等化学成分,具有抗炎、抑菌、抗病毒和肿瘤的药用价值.但是,其转录组和功能基因组等分子水平的研究较少报道.本研究首次采用RNA-seq高通量测序技术对五指毛桃的根、茎和叶进行转录组测序,共获得104335条unigenes,平均长度为578 bp,有62142条unigenes被注释到Nr、GO、Swiss-Prot、KEGG和KOG等数据库中,根据同源序列比对发现五指毛桃与川桑的同源性最高.通过比较五指毛桃不同组织部位的转录组测序结果,发现Leaf_vs_Root、Root_vs_Stem、Stem_vs_Leaf分别有1363、624和1006个差异表达的基因在KEGG途径显著富集,主要富集在植物信号转导、植物MAPK信号通路、黄酮类生物合成等代谢途径.进一步分析参与植物黄酮类生物合成途径中的差异表达基因,发现有16个差异表达的基因参与该代谢途径,主要在叶和茎中高表达,运用RT-qPCR对黄酮类化合物生物合成途径中9个关键基因的表达量进行验证,发现定量结果与RNA-seq数据一致,大部分基因都在五指毛桃茎和叶片中高表达,因此五指毛桃幼苗黄酮类化合物主要积累在叶片和茎中,这与民间主要以根茎作为药用部位存在差异,主要原因可能是与五指毛桃生长年龄有关.以上的研究结果为五指毛桃分子生物学的研究奠定基础,并为其活性成分的生物合成调控、栽培技术等提供参考依据.