基于油脂合成期油桐种仁转录组数据的α－亚麻酸代谢途径解析
【目的】油桐种仁中产出的桐油经济利用价值极高。桐油中α－桐酸的含量高达70%，然而植物体内α－桐酸代谢通路的研究还未见报道，这对直接筛选油桐α－桐酸代谢通路相关酶基因造成一定的困难。α－亚麻酸作为α－桐酸的同分异构体，其代谢通路的研究则较为深入，能为α－桐酸代谢通路的解析提供参考。因此，本研究期望在油桐种仁转录组数据的基础上，解析油桐的α－亚麻酸代谢途径，为油桐α－桐酸代谢机理的阐明提供理论参考。此外，通过调控这些基因的表达模式以及开发与之紧密连锁的分子标记，可大大加快油桐遗传改良和分子育种的进程。【方法】采用 RNA-Seq技术对油桐种仁3个不同油脂合成期的转录组进行比较，获得大量差异表达的Unigene，并将这些Unigene归类于128个代谢途径。在此基础上，通过GO分类和Pathway富集性分析，解析油桐α－亚麻酸代谢通路并分析通路中相关酶基因在油脂合成期的表达变化规律。【结果】通过对Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ期的油桐种仁RNA测序，共获得长度为200～3000个核苷酸的非冗余Unigene序列58439条，其中能够比对到公共数据库中已知基因序列的 Unigene共有41059条，占所有非冗余基因的70.3%。不同长度的非冗余 Unigene序列与数据库中序列匹配的效率不同，越长的序列匹配效率越高。序列长度大于2000 bp的序列匹配效率达到98.28%，而500～1000 bp和100～500 bp的序列分别只有78.86%和48.99%的匹配效率。3个种仁油脂合成期的转录组数据中共有105个 Unigene可被富集于α－亚麻酸代谢途径，占所有非冗余 Unigene的0.47%。从3个转录组数据的两两比较中鉴别出一些差异表达Unigene，其中也有一些可被富集于α－亚麻酸代谢途径。通过在KEGG数据库中进行检索后发现，105个 Unigene序列分别对应于14个α－亚麻酸代谢途径关键酶基因，这些基因在其他物种中都有同源基因与之对应。通过基因表达模式分析发现，整体上与合成代谢相关的基因在油脂合成期呈现上调的表达模式，而与分解代谢相关的基因则呈现下调的表达模式。【结论】在油桐种仁转录组数据的基础上，解析油桐α－亚麻酸代谢途径，获得与α－亚麻酸代谢相关的重要酶基因并分析它们在油脂合成期的表达模式，这对后续研究具有重要的启示作用。
油桐、转录组测序、α-亚麻酸代谢、基因表达模式
S718.46(林业基础科学)
国家林业公益性行业科研专项重大项目201204403;中南林业科技大学引进高层次人才科研启动基金2013RJ003。
2015-04-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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