UV-C处理穿心莲转录组分析及穿心莲内酯合成相关基因挖掘

摘要：

[目的]对紫外线C(UV-C)处理的穿心莲叶片进行转录组测序分析,挖掘穿心莲内酯合成相关基因,为深入探究穿心莲内酯合成相关基因的调控机制和生物学功能提供理论参考.[方法]选用生长60 d的穿心莲幼苗为材料,经UV-C照射2 h后,利用Illumina HiSeq二代测序平台进行转录组测序,并结合生物信息学软件和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)对所得序列进行功能注释和相对表达水平验证,挖掘响应UV-C的穿心莲内酯合成相关基因.[结果]共注释到21545个穿心莲基因,有2137个基因呈显著差异表达模式,其中,1147个基因显著上调表达,990个基因显著下调表达.GO功能注释结果显示,UV-C处理造成了氧化胁迫,线粒体氧化磷酸化电子传递链的NADH脱氢酶基因上调表达.KEGG代谢通路富集结果显示,二萜类物质穿心莲内酯的前体(E,E,E)-香叶基香叶基二磷酸(GGPP)合成途径[甲羟戊酸(MVA)途径和2-C-甲基-D-赤藓糖醇-4-磷酸(MEP)途径]差异表达基因显著富集.转录组测序结果和实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测结果均显示,MVA途径的4种合成酶基因HMGS(CXN00016849)、HMGR(CXN00000058)、MVK(CXN00002900)和MVD(CXN00004398)及GGPP合成关键酶基因FPS的表达量显著上调;MEP途径中,仅DXS(CXN00013302)的表达量显著下调.蛋白互作预测结果显示,2个途径中的差异表达基因编码蛋白之间存在互作,HMGS与CYP71家族成员之间,以及FPS1与UGT71、UGT73和UGT76之间的互作网络丰富.[结论]UV-C照射调控穿心莲重要生命进程,其中,次生代谢、氧化磷酸化、光合作用等途径基因转录本的相对表达量呈UV-C特异性响应模式.合成穿心莲内酯前体GGPP的细胞质MVA途径基因显著上调表达,推测UV-C诱导穿心莲内酯合成的主要场所为细胞质.穿心莲MVA途径基因及CYP71、UGT71、UGT73和UGT76可作为穿心莲内酯合成途径研究的候选分子靶标.

关键词：穿心莲、紫外线C(UV-C)、转录组分析、穿心莲内酯、基因挖掘、可变剪切、蛋白互作

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分类号：S567.239(经济作物)

资助基金：广东省科技创新战略专项;广东省重点领域研发计划项目;广东省农业科学院作物研究所/广东省农作物遗传改良重点实验室开放研究基金项目

在线出版日期：2022-06-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：618-627