【摘 要】
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柴胡是一种应用广泛的中药材,柴胡皂苷是其主要活性成分,但目前柴胡皂苷合成途径研究尚不清晰,本研究通过转录组学和代谢组学剖析柴胡皂苷合成途径,主要结论如下:1.对北柴胡新品种川北柴1号的根、茎、叶和花四个器官进行转录组测序,获得97.25 Gb数据共93486个基因。基因功能注释及表达分析共发掘131个差异表达基因涉及柴胡三萜皂苷生物合成,其中涉及三萜前体合成的甲羟戊酸途径和甲基赤藓醇-4-磷酸途径
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柴胡是一种应用广泛的中药材,柴胡皂苷是其主要活性成分,但目前柴胡皂苷合成途径研究尚不清晰,本研究通过转录组学和代谢组学剖析柴胡皂苷合成途径,主要结论如下:1.对北柴胡新品种川北柴1号的根、茎、叶和花四个器官进行转录组测序,获得97.25 Gb数据共93486个基因。基因功能注释及表达分析共发掘131个差异表达基因涉及柴胡三萜皂苷生物合成,其中涉及三萜前体合成的甲羟戊酸途径和甲基赤藓醇-4-磷酸途径的差异表达基因分别为25和8个,涉及三萜骨架合成的差异表达基因35个,涉及后修饰差异表达基因63个。2.采用LC-MS类靶向代谢组学在川北柴1号中检测到萜类、氨基酸类和有机酸类等共608个已知代谢物。各器官间差异分布的代谢物163个,其中包括柴胡皂苷a、柴胡皂苷b和柴胡皂苷d共3个三萜皂苷,这3种柴胡皂苷是根、茎、叶和花中的主要差异代谢物,其在根中的相对含量高于在其他器官。3.利用超高效液相色谱-质谱联用法,对北柴胡中包括SSa、SSb1、SSb2、SSb3、SSb4、SSc、SSd、SSe、SSf、SSg、SSi、SSh、SSk、Acb3、Aca共15种柴胡皂苷进行了快速、准确的测定,通过该方法对四个柴胡器官进行测定,结果显示柴胡根中的柴胡皂苷种类丰富,共检测出10种柴胡皂苷成分,且每一种柴胡皂苷含量都显著高于其他三个器官,而花中未测出柴胡皂苷类成分,该体系为柴胡靶向代谢检测提供了有力的技术支持。4.转录组及靶向代谢组联合分析表明,柴胡皂苷的生物合成受编码3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶的Bc73413,编码法呢二磷酸合成酶的Bc12368,编码β-香树脂合酶的Bc49808,及编码细胞色素单加氧酶的Bc35434和Bc14940的转录调控。所有已鉴定的限速酶基因有望用于柴胡品质育种研究。
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