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目的:玉竹是一种传统名贵中草药。玉竹多糖是其主要的药用活性成分,可增强人体免疫力,用于治疗风湿病、心脏病、心血管疾病和糖尿病等。本研究首次通过对玉竹叶、茎和根茎三个不同组织的转录组测序及基因表达分析,鉴定了调控玉竹多糖合成的潜在关键酶基因和转录因子(TFs)。方法:采集新鲜的玉竹样品,利用紫外技术分别对玉竹叶、茎和根茎三个组织的多糖含量进行检测。分别提取叶、茎和根茎三个组织的RNA,并构建c DNA文库。利用BGISEQ-500平台对每个c DNA文库进行测序。测序后得到的原始数据通过过滤和重头组装获得unigene。将获得的所有unigene与已知的NCBI数据库NT、NR、GO、KOG、KEGG、Swiss Prot及Inter Pro进行比对,得到unigene的功能注释结果。通过与KEGG数据库比对,获得玉竹多糖生物合成相关路径及潜在的关键酶基因。使用RSEM计算每条unigene的表达水平,通过Possion Dis方法比较组织间差异,获得差异表达基因,并对差异表达基因进行GO功能富集和KEGG pathway富集分析。通过Plant TFDB数据库对玉竹中的转录因子进行预测,将获得的转录因子富集到KEGG路径中,获得参与多糖合成的转录因子。利用荧光定量PCR技术检测参与玉竹多糖合成的关键酶基因的表达量,与转录组测序数据进行对比验证。结果:与叶和茎比较,玉竹根茎组织中多糖含量最高。玉竹转录组测序共获得32.75 Gb数据,组装并去冗余后得到112443条unigene,其中Q30检测值大于89.33%,GC含量约为43.57%。Unigene总长度为139527006 bp平均长度为1240bp,N50为1937 bp。将unigenes注释到NCBI公共数据库,分别有72709(NR:64.66%),56712(NT:50.44%),55223(Swissprot:49.11%),56755(KEGG:50.47%),17752(GO:15.79%),58103(KOG:51.67%)和53845(Pfam:47.89%)条unigene被注释。KEGG注释分析发现,有18个关键酶(sac A、HK、scr K、MPI、PMM、GMPP、GMDS、TSTA3、GPI、pgm、UGP2、GALE、UGDH、AXS、UXE、UGE、RHM和UER1)参与了玉竹多糖的生物合成,并对关键酶基因进行荧光定量PCR验证,结果与转录组测序数据一致。用根茎与叶和茎组织比较发现有16655个DEGs(7647个上调的unigenes和7797个下调的unigenes)。2865条unigenes被成功注释到58个转录因子家族,并预测出73个参与玉竹多糖生物合成的转录因子。结论:本研究首次对玉竹进行转录组测序和不同组织的基因表达差异分析。这些数据为玉竹提供了一个较全面的功能基因资源,大大扩展了该物种的公共基因数据库,为鉴定涉及多糖和其他次生代谢物合成的新基因奠定了基础,有助于在分子水平上阐明多糖生物合成和积累的调控机制。