药用大黄全长转录组测序分析及Ⅲ型聚酮合成酶家族基因鉴定

目的:利用全长转录组测序技术挖掘药用大黄蒽醌类成分合成中的关键酶Ⅲ型聚酮合成酶(PKSⅢ)家族基因.方法:利用PacBio SequelⅡ平台进行药用大黄全长转录组测序,数据通过非冗余蛋白(NR)、Swiss-Prot、京都基因与基因组百科全书(KEGG)、真核生物相邻类的聚簇(KOG)、基因本体(GO)数据库进行功能注释.筛选PKSⅢ家族基因全长并进行编码蛋白生物信息特征分析,借助MEGA 6.0构建PKSⅢ家族基因系统发育进化树.结合RNA-Seq数据分析,运用TBtools计算PKSⅢ家族基因的相对表达量.结果:共获得原始数据55.50 GB,52960条高质量转录本,平均长度1712.56 bp;50007条Isoforms在NR、Swiss-Prot、KEGG和KOG数据库中得到注释.GO分类注释到生物过程、细胞组分和分子功能3个类别的65个小组.KEGG代谢通路共有17637条转录本被注释于137条通路中,其中标准次生代谢通路15条.筛选到16个含开放阅读框的Isoforms,编码8个PKSⅢ家族基因,包括RoALS1-3(芦荟松合酶)、RoCHS1-3(查耳酮合酶)、RoSTS(二苯乙烯合酶)和RoPKS(聚酮合成酶)等,编码蛋白长度为391～393 aa,无信号肽或跨膜结构域,均定位于细胞质中.编码蛋白序列保守,磷酸化及糖基化位点和数目各异.大多数PKSⅢ家族基因Isoforms在药用大黄根和根茎中表达量高.药用大黄PKSⅢ家族基因与掌叶大黄、虎杖、拟南芥基因汇于一支,亲缘关系近.结论:获得药用大黄全长转录组信息特征,鉴定了8个药用大黄PKSⅢ家族基因,明确了序列及表达特征,为药用大黄蒽醌类成分合成的分子机制研究提供参考.