基于WGCNA鉴定全缘叶绿绒蒿类黄酮合成途径关键基因

摘要：

[目的]黄酮类化合物具有抗炎、抗癌、抑菌等多种功效,是全缘叶绿绒蒿的主要药用成分之一.通过分析全缘叶绿绒蒿不同部位的空间代谢组与转录组信息,挖掘调控黄酮类化合物合成的关键基因,为研究全缘叶绿绒蒿类黄酮合成机制提供理论参考,并为提高类黄酮含量遗传育种奠定分子基础.[方法]以全缘叶绿绒蒿的根、茎、叶和花瓣为材料,对不同部位进行转录组测序,并通过空间代谢组数据分析黄酮类化合物在不同部位中的分布情况,利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)鉴定出与黄酮类化合物合成密切相关的关键模块和关键基因.另外,挑选12个基因进行qRT-PCR,验证转录组数据的可靠性.[结果]全缘叶绿绒蒿中黄酮类化合物在不同部位呈现差异积累,花瓣是黄酮类化合物积累的主要部位,同时明确了 8 种主要黄酮类化合物.转录组测序共获得 20 085 个表达基因,仅在花中表达的基因有 286 个,是仅在其他部位中表达基因数量的3.6-4.2倍.利用WGCNA对过滤后的高表达差异基因进行划分,共获得14个共表达模块,确定了关键模块MEturquoise和MEgreen与 8个主要黄酮类化合物显著相关(P＜0.05).KEGG分析发现这两个模块基因主要在代谢相关的通路中富集,在黄酮类化合物合成相关通路上也有基因富集,两个模块分别包含了 18 个和 6 个与黄酮类化合物合成相关的基因,并从模块中筛选到 14 个核心结构基因(5 个CHS、2 个HIDH、2 个CCoAOMT以及FLS、CYP75B1、CHI、HCT和CYP73A)和 1 个转录因子HB2,这些基因多在花瓣或是茎中高表达.qRT-PCR所测基因表达变化趋势与转录组基本一致,表明利用该转录组数据所得出的分析结果可信.[结论]全缘叶绿绒蒿黄酮类化合物积累和基因表达在不同器官间具有显著差异,联合分析筛选到与黄酮类化合物积累密切相关的 14 个核心结构基因和 1 个转录因子,这些基因可能在调控全缘叶绿绒蒿不同器官黄酮类化合物的合成和差异积累过程中起到关键作用.

关键词：全缘叶绿绒蒿、类黄酮、药用、关键基因、加权基因共表达网络分析(WGCNA)

所属期刊栏目：57

分类号：R284.2;Q943.2;S601

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;云南省万人计划青年拔尖人才项目

在线出版日期：2024-08-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共18页

页码：3053-3070