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文獻解讀

集思慧遠客戶發表《王棗子根、莖和葉的比較轉錄組分析揭示了王棗子素生物合成的候選基因》

幸运飞艇官方开户FABURIQI:2019-03-08 LIULANCISHU:607

集思慧遠客戶發表——《王棗子根、莖和葉的比較轉錄組分析揭示了王棗子素生物合成的候選基因》


Comparative transcriptome analysis of roots, stems and leaves Isodon amethystoides reveals candidate genes involved in Wangzaozins biosynthesis

雜志:BMC PLANT BIOLOGY

幸运飞艇官方开户 YINGXIANGYINZI:IF=3.930



幸运飞艇官方开户 ZHAIYAO: WANGZAOZISHIYIZHONGZHONGYAODEZHONGYAOZHIWU,JUYOUZHILIAODUOZHONGJIBINGDEYAOLIZUOYONG,BAOKUOFEIJIEHE。SIHUANERTIELEIHUAHEWUWANGZAOZISU(WANGZAOZIJIASUWang zaozin A,WANGZAOZIYISUGlucocalyxB)SHIWANGZAOZIDEZHUYAOSHENGWUHUOXINGHUAHEWU。RANER,GUANYUZHEXIEHUAHEWUSHENGWUHECHENGDEFENZIXINXIRENGRANBUQINGCHU。TONGGUODUIWANGZAOZIZHONGWANGZAOZISUJILEISHUIPINGDEYANJIU,FAXIANGAIZHIWUDEGEN、JINGHEXIEZUZHIYOUHENDADEBIANHUA,BIAOMINGBUTONGZUZHIJIANDAIXIECHANWUSHENGWUHECHENGHEJILEIDEKENENGCUNZAICHAYI。WEILEGENGHAODICHANMINGSIHUANERTIESHENGWUHECHENGTUJING,WOMENDUIGEN、JINGHEXIEZUZHIJINXINGZHUANLUZUCEXU,BINGJINXINGLEde novoXULIEZUZHUANGHEFENXI。FENXILEYUERTIELEISHENGWUHECHENGYOUGUANDEHOUXUANJIYIN,RUCPS、KSLDENG。YONGqRT-PCRFANGFADUI8ZHONGSHEJISIHUANERTIELEISHENGWUHECHENGDEZHUANLUBENZAIWANGZAOZIBUTONGZUZHIZHONGDEBIAODAPUJINXINGLEYANZHENG,JIEGOUGAITONGLUDEJIYINBIAODAPU。ISPD、ISPFHEISPH(MEPTUJING)YIJIIaCPSHEIaKSL(ERTIELEITUJING)HOUXUANJIYINZAIXIEPIANHEGENZHONGDECHAYIBIAODA,KENENGSHIZAOCHENGWANGZAOZIXIEPIANZHONGWANGZAOZISUJILEIJIAOGAODEYUANYINZHIYI。BENWENBAODAODEJIYINZUSHUJUHEFENXIWEIJINYIBUYANJIUZHEYIZHONGYAOYAOYONGZHIWUDIANDINGLEJICHU。



  材料與方法

  植物材料:一年生健康王棗子個體的根、莖、葉(3個重復)

  王棗子素的提取與鑒定(靶標代謝):

  種類:王棗子甲素、王棗子乙素和王棗子丙素

  儀器: Agilent Technologies 1260 Infinity Series HPLC

  轉錄組平臺:Illumina HiSeq4000


  結果:

  SIHUANERTIELEIJILIANG

  為了研究四環二萜類化合物的分布規律,測定了王棗子植物三種組織(根、葉、莖)中三種主要的生物活性四環二萜類化合物王棗子甲素、王棗子乙素和王棗子丙素含量。



圖1 不同組織中王棗子甲素、王棗子乙素和王棗子丙素的含量


  Illumina測序和組裝

  WEIWANGZAOZIGOUJIANYIGEZHUANLUZUSHUJUKU,CONGJUYOUSANGESHENGWUZHONGFUDEGEN、JINGHEXIEZUZHIGOUJIANLE9GERNAseqKU。JINGGUOLVHOU,ZONGGONGHUODELE65.28GBDESHUJU,MEIGEZUZHIDEWEI71MZHI74M。JINXINGLEde novoXULIEZUZHUANG,HUODE230,974GEZHUANLUBENHE114,488GEunigenes,PINGJUNN50CHANGDUFENBIEWEI1914HE1241 bp。


  功能注釋

幸运飞艇官方开户   ZUZHUANGDEJIYINBEIZHUSHIDAOKEGGDESHENGWUTONGLUSHANG,YIGENGHAODILIJIEWANGZAOZIZHUANLUBENZAITEDINGDAIXIETUJINGZHONGDEZUOYONG(TU2)。WEILEXITONGDIFENXIXIBAONEIDEDAIXIETUJINGHEFUZADESHENGWUXUEXINGWEI,JIANGZHUSHIDAOBIANMAQUDEXULIEBEImapDAOKEGGTONGLUSHUJUKUZHONG。KEJIANG17,527FENZHUANLUBEN(15.31%)FENWEIWUDALEI:“DAIXIE”,“YICHUANXINXICHULI”、“HUANJINGXINXICHULI”、“XIBAOCHULI”HE“SHENGWUXITONG”,YOU50GEZILEIBIEHE124GETONGLU(TU2)。ZHEXIEMEIZAIKEGGDE23GECIJIDAIXIETUJINGZHONGYOUZHIDINGDEGONGNENG(BIAO1)。



幸运飞艇官方开户 TU2 KEGGLUJINGFENLEITU。GENJUXIANGYINGDESHENGWUXUETUJINGJIANGJIYINFENWEIWUGEFENZHI


幸运飞艇官方开户 BIAO1.WANGZAOZIDECISHENGDAIXIETUJING


  差異基因表達分析


TU3 ZHUANLUBENDECHAYIBIAODAFENXI

aGEZUZHIZHONGCHAYIBIAODADEZHUANLUBENSHU(P<0.05HEFC>2)YUQITALIANGZUZHIBIJIAO。bDAIBIAOWANGZAOZIZUZHICHAYIJIYINSHUMUDEVennTU



  參與四環二萜生物合成的基因

  用KEGG數據庫對轉錄組數據進行鑒定,共鑒定出29個酶類的轉錄本。NCBI中 BLAST顯示,這些候選轉錄本與各自匹配的同源性為67-99%。

  圖5是四環二萜類王棗子素生物合成途徑。用轉錄組數據分析了參與該途徑的轉錄本表達情況(圖5)。關于二萜途徑中的一種重要酶-CPS,,在王棗子中發現5種轉錄本。對于ent-kaurene 合酶,我們檢測出4個可能的轉錄本。并對這兩種酶的候選基因進行了同源性分析(圖6)。



幸运飞艇官方开户 TU5 SUOTICHUDEERTIELEISHENGWUHECHENGTUJINGDEYUANLITUHEYIJIANDINGDEJIYINDECHAYIBIAODA


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  赤霉素(GA)生物合成候選基因在不同組織中的表達模式

  王棗子素,屬四環二萜類化合物,與赤霉素以及冬凌草素具有相同的骨架結構。據報道,冬凌草甲素與赤霉素具有相同的前體細胞。因此,En-Kaurene被認為是赤霉素和王棗素生物合成的常用底物。由于植物激素信號轉導在根與葉、莖與葉之間表現出明顯的富集作用,我們分析了三種組織中GA生物合成基因的表達。9種可能參與赤霉素生物合成的轉錄本被發現:三種赤霉素20-氧化酶(GA20ox),兩種赤霉素3-氧化酶(GA3ox),兩種ET-Kaurene氧化酶(KO)和兩種ent-kaurenoic氧化酶(Kao)(圖7a)。系統發育分析表明,這些與GA生物合成相關的候選基因與其他香茶菜屬或雙子葉中報道的基因有著密切的遺傳關系(圖7b)。這些候選轉錄本的差異表達可能導致不同組織間產生GA的差異。


圖7赤霉素生物合成相關候選基因的表達

a.一種基于FPKM值的熱圖對赤霉素生物合成相關轉錄本的示意圖表示;b利用mega軟件用極大似然法對潛在基因進行系統發育分析。



  王棗子素生物合成候選基因的qRT-PCR驗證

  為了驗證轉錄組分析數據并評估不同組織之間的差異表達譜,我們選取了8個與王棗子素生物合成同源的轉錄本進行qRT-PCR分析.基于FPKM值的這些轉錄本的表達如圖8所示。




TU8BUTONGZUZHIJIANCHAYIBIAODADE8GEJIYINDEBIAODA


總結

1、我們為王棗子構建了一個包含全面的轉錄組遺傳信息庫。這些數據使我們能夠識別和表征與四環二萜代謝途徑相關的TFs和候選轉錄本的分子功能,這為進一步了解王棗子素的生物合成提供了理論依據。

2、特別是鑒定了29個編碼四環二萜類生物合成關鍵酶的轉錄本。葉片中IaISPD、IaISPE和IaISPF(MEP途徑)以及IaCPS(如IaCPS 1)和IaKSL(如IaKSL 2和IaKSL 4)候選基因在葉片中的高表達可能是王棗子素在王棗子葉片高積累的原因之一。

3、對這些候選轉錄本進行集中的生化,酶,生理,和分子研究是有必要的,以更好地理解潛在的調控機制。有必要對這些候選轉錄本進行分子研究,以更好地理解潛在的調控機制。