基于转录组测序的山茱萸次生代谢生物合成相关基因的挖掘(1)
[摘要]为探讨山茱萸中环烯醚萜等次生代谢产物合成的遗传基础，采用新一代高通量测序技术对其果实进行转录组测序，共获得得96 032条unigenes，平均长度59053 bp；其中共有35 478条unigene能被NR，Swissprot，COG，GO，KOG，Pfam和KEGG等7个公共数据库注释。通过对注释所得的unigene进行KEGG代谢通路的分析发现，共有84个unigene与环烯醚萜类成分的生物合成有关；487条unigene参与山茱萸其他次生代谢相关物质代谢调控。研究发现，共有153条unigene参与山茱萸次生代谢产物的氧化/羟基化；72条unigene参与次生代谢产物的糖基化。该研究首次对山茱萸转录组进行了分析，并获得了山茱萸环烯醚萜类等次生代谢生物合成相关的候选基因，为山茱萸的分子生物学研究提供了丰富的数据资源，也为后续探讨候选基因的功能奠定了基础。
[关键词]山茱萸； 转录组； 次生代谢
Transcriptome analysis reveals genes involved in biosynthesis of
, http://www.100md.com
secondary metabolism in Cornus officinalis
ZHU Yunhao， DONG Chengming， Zheng Qiaoke， FENG Weisheng， LIU Mengqi， ZHAO Le*
(Collaborative Innovation Center for Respiratory Disease Diagnosis and Treatment & Chinese Medicine
Development of Henan Province， School of Pharmacy， Henan University of Traditional
Chinese Medicine， Zhengzhou 450046， China)
, 百拇医药
[Abstract]In order to explore genetic basis for the biosynthesis of secondary metabolism，the transcriptome of Cornus officinalis was sequenced by the new generation of highthroughput sequencing technology，A total of 96 032 unigenes were assembled with an average length of 59053 bp Among them， 35 478 unigenes were annotated in the public databases NR，Swissprot，COG，GO，KOG，Pfam and KEGG Based on the assignment of KEGG pathway， 84 involved in ridoid biosynthesis and 487 unigenes involved in others secondary metabolites biosynthesis were found Additionally，53 unigenes and 72 unigenes were predicted to have potential functions of cytochome P450 and UDP glycosyltransferases based on the annotation result， which may encode responsible for secondary metabolites modification This study was the first comprehensive transcriptome analysis for C officinalis， and the candidate genes involved in the biosynthesis of secondary metabolites were obtained The transcriptome data constitutes a much more abundant genetic resource that can be utilized to benefit further molecular biology studies on C officinalis
, http://www.100md.com
[Key words]Cornus officinalis； transcriptome； secondary metabolites
山茱萸Cornus officinalis Sieb et Zucc为山茱萸科多年生落叶乔木或灌木，其成熟干燥果实入药具有补益肝肾、收敛固涩的功效，常用于眩晕耳鸣、肝虚寒热等症。现代药理学研究表明，山茱萸具有免疫抑制、血糖调节、 抗血小板聚集、抗菌、抗炎等作用[1]，而其果实中富含的山茱萸苷、马钱苷、莫诺苷等环烯醚萜类及黄酮、三萜类等次生代谢产物可能是其发挥上述药理作用的物质基础。虽然山茱萸在化学和药理学研究方面[12]已有了广泛的研究，但其活性成分代谢途徑的研究较少，次生代谢生物合成相关基因的研究还未见报道。
目前，以边合成边测序为核心的新一代高通量测序方法具有快递、转确率高、成本低、通量高等显著优点，已被广泛应用于药用植物的转录组学研究中[34]。转录组是指生物体的细胞或组织在特定的状态下基因组所转录的全部mRNA，它能够提供全部基因的表达信息和蛋白质的功能、相互作用的信息。药用植物转录组研究提供了一种快速、高通量、全面解读药用植物基因组信息的全新技术手段，也为药用植物次生代谢生物合成途径的关键酶的挖掘、药用植物次生代谢成分的生物合成途径与调控、药用植物种质资源收集与评价、探索中药材道地性形成的分子机制提供了新的思路和方法。目前，已有丹参[5]、人参[6]、黄花蒿、[7]、红豆杉[8]等大量的药用植物已经完成了基于高通量测序的转录组学研究，转录组学研究已经成为挖掘与克隆新的功能基因、探讨基因功能和构建药用植物分子标记不可或缺的手段之一[3]。, 百拇医药(朱畇昊 董诚明 郑晓珂 冯卫生 刘孟奇 赵乐)
[关键词]山茱萸； 转录组； 次生代谢
Transcriptome analysis reveals genes involved in biosynthesis of
, http://www.100md.com
secondary metabolism in Cornus officinalis
ZHU Yunhao， DONG Chengming， Zheng Qiaoke， FENG Weisheng， LIU Mengqi， ZHAO Le*
(Collaborative Innovation Center for Respiratory Disease Diagnosis and Treatment & Chinese Medicine
Development of Henan Province， School of Pharmacy， Henan University of Traditional
Chinese Medicine， Zhengzhou 450046， China)
, 百拇医药
[Abstract]In order to explore genetic basis for the biosynthesis of secondary metabolism，the transcriptome of Cornus officinalis was sequenced by the new generation of highthroughput sequencing technology，A total of 96 032 unigenes were assembled with an average length of 59053 bp Among them， 35 478 unigenes were annotated in the public databases NR，Swissprot，COG，GO，KOG，Pfam and KEGG Based on the assignment of KEGG pathway， 84 involved in ridoid biosynthesis and 487 unigenes involved in others secondary metabolites biosynthesis were found Additionally，53 unigenes and 72 unigenes were predicted to have potential functions of cytochome P450 and UDP glycosyltransferases based on the annotation result， which may encode responsible for secondary metabolites modification This study was the first comprehensive transcriptome analysis for C officinalis， and the candidate genes involved in the biosynthesis of secondary metabolites were obtained The transcriptome data constitutes a much more abundant genetic resource that can be utilized to benefit further molecular biology studies on C officinalis
, http://www.100md.com
[Key words]Cornus officinalis； transcriptome； secondary metabolites
山茱萸Cornus officinalis Sieb et Zucc为山茱萸科多年生落叶乔木或灌木，其成熟干燥果实入药具有补益肝肾、收敛固涩的功效，常用于眩晕耳鸣、肝虚寒热等症。现代药理学研究表明，山茱萸具有免疫抑制、血糖调节、 抗血小板聚集、抗菌、抗炎等作用[1]，而其果实中富含的山茱萸苷、马钱苷、莫诺苷等环烯醚萜类及黄酮、三萜类等次生代谢产物可能是其发挥上述药理作用的物质基础。虽然山茱萸在化学和药理学研究方面[12]已有了广泛的研究，但其活性成分代谢途徑的研究较少，次生代谢生物合成相关基因的研究还未见报道。
目前，以边合成边测序为核心的新一代高通量测序方法具有快递、转确率高、成本低、通量高等显著优点，已被广泛应用于药用植物的转录组学研究中[34]。转录组是指生物体的细胞或组织在特定的状态下基因组所转录的全部mRNA，它能够提供全部基因的表达信息和蛋白质的功能、相互作用的信息。药用植物转录组研究提供了一种快速、高通量、全面解读药用植物基因组信息的全新技术手段，也为药用植物次生代谢生物合成途径的关键酶的挖掘、药用植物次生代谢成分的生物合成途径与调控、药用植物种质资源收集与评价、探索中药材道地性形成的分子机制提供了新的思路和方法。目前，已有丹参[5]、人参[6]、黄花蒿、[7]、红豆杉[8]等大量的药用植物已经完成了基于高通量测序的转录组学研究，转录组学研究已经成为挖掘与克隆新的功能基因、探讨基因功能和构建药用植物分子标记不可或缺的手段之一[3]。, 百拇医药(朱畇昊 董诚明 郑晓珂 冯卫生 刘孟奇 赵乐)