水杨酸诱导下朱砂根转录组分析及三萜皂苷生物合成途径关键酶基因挖掘

朱砂根是紫金牛科中药植物,主要活性成分为齐墩果烷型三萜类化合物朱砂根皂苷.为探索朱砂根三萜皂苷生物合成的分子基础,采用Illunima HiseqTM 4000对无菌水、2 mmol/L SA处理的3年生朱砂根植株进行转录组测序,基于Blast完成Unigene分类、功能注释、代谢通路分析、蛋白功能注释、差异表达基因分析、代谢途径关键基因挖掘等.共获得41.63 Gb数据,拼接组装获得102491条Unigenes,平均长度831 bp,注释率50.21％.筛选出3417个SA应答差异表达基因,其中2725个基因上调,692个基因下调.差异表达基因显著富集于次生代谢物生物合成、代谢途径、氨基糖和核苷酸糖代谢、糖酵解/糖异生、碳代谢等通路.与朱砂根三萜皂苷相关的代谢通路,包括萜类骨架生物合成(ko00900)和倍半萜与三萜生物合成(ko00909),共筛选出8个关键酶、11条差异表达Unigenes.SA处理后萜类骨架生物合成MVA途径HMGR、HMGS、MVK、GGPS、SS、SQE基因差异表达显著,MEP途径DXS、DXR、MCT、CMK、MDS、HDR基因差异表达不显著.催化生成齐墩果烷型五环三萜前体的关键酶β-香树素合成酶基因(β-AS)表达量下调,后修饰基因CYP450s(CYP72A67)表达量也下调.荧光定量qPCR值与RNA-seq表达量FPKM值变化趋势一致.推测SA通过诱导MVA途径的关键酶基因表达影响朱砂根三萜皂苷的积累,MEP途径中的酶基因可能参与其他支路次生代谢产物的合成.