苯甲酸對(duì)人參的自毒作用及人參差異基因表達(dá)分析.pdf

1、人參(Panax ginseng C.A.Meyer.)為五加科人參屬藥用植物，是我國(guó)傳統(tǒng)名貴中藥材。人參忌地性極強(qiáng)，重茬參地幾十年內(nèi)無(wú)法重復(fù)栽參。人參連作障礙問(wèn)題嚴(yán)重制約了人參產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。自毒作用是造成人參連作障礙的主要因素之一。在自毒脅迫下，人參基因表達(dá)調(diào)控系統(tǒng)如何變化以應(yīng)對(duì)外界脅迫，至今尚無(wú)研究報(bào)道。本研究旨在借助高通量測(cè)序平臺(tái)從轉(zhuǎn)錄組水平研究苯甲酸自毒脅迫作用下人參功能基因的差異表達(dá)情況，明確差異表達(dá)基因所在的信號(hào)通路及其

2、表達(dá)調(diào)控模式，根據(jù)注釋信息找到與自毒脅迫相關(guān)的功能基因。從而揭示人參響應(yīng)自毒脅迫的分子應(yīng)答機(jī)制，為解決人參連作障礙提供理論基礎(chǔ)。具體結(jié)果如下:
　　1.以7種從老參地分離并鑒定的酚酸類化感自毒物質(zhì)為例，研究了其對(duì)人參種子生長(zhǎng)及人參根尖顯微形態(tài)的影響。初步確定了這些酚酸類化感物質(zhì)在特定濃度下對(duì)人參種子胚根和胚軸的生長(zhǎng)均具有化感效應(yīng)。
　　2.根據(jù)酚酸類化感物質(zhì)對(duì)人參種子自毒活性研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以苯甲酸為例研究了其對(duì)人參根尖顯微結(jié)

3、構(gòu)和超微結(jié)構(gòu)的影響。同時(shí)研究了苯甲酸在田間對(duì)人參幼苗生長(zhǎng)的影響。綜合以上結(jié)果明確了苯甲酸對(duì)人參化感自毒作用的有效臨界濃度為25mg·L-1左右。
　　3.以25 mg·kg-1苯甲酸處理正常生長(zhǎng)的人參幼苗，分別于處理后第0、1、3、5、7、9d采集人參根、莖、葉樣品，Trizol法提取18份樣品的RNA，利用RNA-Seq測(cè)序技術(shù)對(duì)上述樣品進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，共獲得了996，000，000條100 nt讀長(zhǎng)的片段，利用Trinity將

4、轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)組裝后共獲得72732個(gè)Contigs，平均GC含量(GC％)為38.55％，組裝序列的N50長(zhǎng)度和平均讀長(zhǎng)分別為1794 bp和1428 bp。以0d為對(duì)照，分別獲得3，697、2，828個(gè)上調(diào)和下調(diào)的差異表達(dá)基因。對(duì)測(cè)序組裝的序列進(jìn)行功能注釋，分別有11，838、15，469、21，807個(gè)基因在UniProt數(shù)據(jù)庫(kù)、NR數(shù)據(jù)庫(kù)、NT數(shù)據(jù)庫(kù)中得到注釋。在KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)中，共有2，783個(gè)基因在262個(gè)途徑中得到了識(shí)別。對(duì)組

5、裝數(shù)據(jù)進(jìn)行GO功能聚類分析的結(jié)果表明，上調(diào)表達(dá)的基因主要富集在‘Enzyme inhibitor activity’，‘Carboxylesterase activity’，‘Pectinesterase activity’，‘Centrosome cycle and duplication’和‘Mitotic spindle elongation’;下調(diào)表達(dá)的基因主要富集在‘Cell wall organization or biog

6、enesis’，‘Ion binding’，‘Stress response’和‘Secondary metabolic process’。
　　4.研究了苯甲酸對(duì)人參脯氨酸、丙二醛、根系活力生理指標(biāo)的影響。結(jié)合轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果，共得到10個(gè)與上述生理指標(biāo)相關(guān)的差異表達(dá)基因，包括:2個(gè)脯氨酸相關(guān)基因P5CS，1個(gè)丙二醛相關(guān)基因APX，7個(gè)活性氧相關(guān)基因。
　　5.研究了苯甲酸脅迫下人參皂苷合成途徑相關(guān)基因的差異表達(dá)情況，共獲得