朱砂根的轉錄組測序及與三萜皂苷合成相關基因的差異分析.pdf

1、朱砂根（Ardisia crenata sim）為紫金?？谱辖鹋僦参?，是我國傳統(tǒng)的觀賞藥用植物，無論從觀賞價值，藥用保健價值還是生態(tài)用途以及經濟價值都極具開發(fā)利用的潛力。
　　藥用植物功能基因組學的主要內容就是闡明藥用植物生物活性成分的次生代謝過程及其調控的方式，本研究將以目前最新的測序平臺（Illumina公司的HiSeq2500測序平臺）為基礎，利用水楊酸(SA)和茉莉酸甲酯(MJ)處理朱砂根盆栽五年生苗，得到次級代謝產物三

2、萜皂苷含量差異較大的朱砂根，之后對其進行高通量轉錄組測序，并做功能基因組學方面的研究。從生物信息學的角度，以各個數據庫為依托，以各種分析軟件為手段，對朱砂根及其與三萜皂苷合成途徑相關的基因進行更深入微觀的了解，構建的文庫信息以及得到的與三萜皂苷合成相關的差異基因，為后續(xù)從基因調控和轉基因方面使藥用成分三萜皂苷含量穩(wěn)定提高，奠定堅實的基礎，于朱砂根及其相近屬藥用價值的深度開發(fā)具有重要的作用。
　　朱砂根轉錄組測序的研究，得到以下結論

3、:
　　1.通過對2個差異樣品M1和S1（經SA和MJ處理后得到的三萜皂苷含量差異較大的兩個實驗材料）進行測序，共獲得12.06Gb Clean Data。各樣品CleanData均達到5.69Gb，Q30堿基百分比在88.42％及以上，表明測序質量良好。
　　2.用Trinity軟件De novo組裝后共獲得54，601條Unigene，其中長度在1kb以上的Unigene有14，659條。對54，601條Unigene全

4、部與NR、Swiss-Prot、KEGG、COG、KOG、GO和Pfam數據庫進行比對，共獲得31，585個Unigene的注釋結果。
　　3.在基于Unigene庫的基因結構分析時，經過SSR分析共獲得9，190個SSR標記。同時還進行了CDS預測和SNP分析。
　　4.使用EBSeq軟件進行差異表達分析以獲得兩個樣品之間的差異表達基因集，運用公認有效的Benjamini-Hochberg方法篩選出了3010個差異表達的基

5、因，其中上調基因1532個，下調基因1478個。結果運用模式聚類對差異表達的基因進行了展示。
　　5.將3010個差異基因(DEG Unigene)進行功能注釋，共得到2581個有注釋的基因。在各個數據庫中分別為: COG（1068個），GO（1937個），KEGG（701個），KOG（1386個），Pfam（2038個），Swiss-Prot（2000個），nr(2547個)。
　　6.在GO數據庫進行功能注釋和富集分析后

6、，得到富集在GO:0006721節(jié)點上與萜類化合物代謝過程（Terpenoid metabolic process）有關的Unigene基因有256個，DEG Unigene基因31個。
　　7.在COG分類數據庫中統(tǒng)計分析得到了與次生代謝產物生物三萜皂苷合成、運輸和分解代謝功能相關的93個差異表達基因直接與朱砂根三萜皂苷的含量相關。
　　8.將差異表達的3010個基因在KEGG數據庫中注釋共得到741條代謝通路。其中有22

7、條與多酮類化合物和萜類化合物的代謝(Metabolism of terpenoids andpolyketides)相關，這些通路潛在的影響三萜皂苷的合成，8條屬于萜類化合物生物合成支柱的通路“Terpenoid backbone biosynthesis”，做富集分析時在差異表達基因主要富集的96條通路中，萜類化合物生物合成支柱(Terpenoid backbonebiosynthesis)KO:00900的富集因子為0.68，富集因

8、子值較小，為顯著富集，則表明其與三萜皂苷的合成直接相關。
　　9.將萜類化合物生物合成支柱（Terpenoid backbone biosynthesis）KO:00900通路的代謝過程整理出來，并相對于對照組做了與上調和下調基因相關的酶的標記，之后利用EBSeq軟件計算得出了上調下調倍數。結果確定了7個與代謝過程中關鍵酶:還原酶羥甲基戊二酸-CoA輔酶A、1-脫氧-D-木酮糖-5-磷酸還原酶、甲羥戊酸激酶、磷酸甲羥戊酸激酶、二磷

9、酸甲羥戊酸脫羧酶、二甲丙烯基轉移酶、法呢醇焦磷酸合成酶有關的下調基因，分別為c41539.graph_c0(-1.18);c31761.graph_c0(-2.08);c31761.graph_c1(-2.20); c41096.graph_c0(-1.87);c22737.graph_c0(-1.21);c11481.graph_c0(-1.35);c20493.graph_c0(-1.76)。并由其在通路中的下調表現，推導出這些基因