藤茶高通量转录组分析及黄酮类化合物合成相关基因挖掘

作     者：许明 杨志坚 黄学敏 郑金贵 XU Ming;YANG Zhi-jian;HUANG Xue-min;ZHENG Jin-gui

作者机构：作物生物技术福建省高校重点实验室福州350002 福建农林大学农学院福州350002 福建省永春县林业局福建永春362600 

出 版 物：《南方农业学报》 (Journal of Southern Agriculture)

年 卷 期：2020年第51卷第8期

页      面：1797-1805页

学科分类：09[农学] 090203[农学-茶学] 0902[农学-园艺学] 

基　　金：国家科技支撑计划项目(2013BAD01B05) 福建农林大学科技创新专项(KFA17424A) 

主　　题：藤茶 转录组 黄酮类化合物 基因挖掘 高通量测序 

摘      要：【目的】分析藤茶高通量转录组序列,从中挖掘出黄酮类化合物合成相关基因,为进一步揭示藤茶黄酮类化合物生物合成调控机制提供理论参考。【方法】分别采集藤茶的幼叶和成熟叶,提取其总RNA构建c DNA文库,采用Illumina HiSeqTM4000高通量测序平台对藤茶叶片进行转录组测序,经过滤处理后运用Trinity组装,将获得的Unigene与Nr、Nt、Pfam、Swiss-Prot、GO、KO和KOG 7个数据库进行比对注释,并预测Unigenes的编码区序列(CDS);基于KEGG信号通路富集分析,发掘藤茶黄酮类化合物合成相关基因。【结果】藤茶叶片转录组测序获得82126236条原始测序序列(Raw reads),过滤处理后得到80156972条高质量序列(Clean reads),进一步组装拼接得到92472条Unigenes,平均长度为1208 bp,N50长度为1780 bp,其中,至少在1个数据库注释的Unigenes有84217条,占Unigenes总数的91.07%,有8944条Unigenes在7个数据库均被注释,占Unigenes总数的9.67%。在GO数据库成功注释的41116条Unigenes可分为生物学过程、细胞组分和分子功能三大类,共56个小类;在KOG数据库注释的14553条Unigenes可分成25类,其中,一般功能预测注释成功的Unigenes最多(1946条);其次是翻译后修饰、蛋白质翻转、分子伴侣(1776条),参与次生代谢物质的生物合成、转运和降解的Unigenes较少,仅有319条;KEGG信号通路富集分析发现,共有15262条Unigenes注释到128条KEGG信号通路,以注释为代谢的Unigenes最多,为8694条,其中筛选获得有98个黄酮类化合物合成相关基因,分别编码苯丙烷代谢通路的3种关键酶和类黄酮代谢通路的14种关键酶。藤茶叶片转录组Unigenes与Swiss-Prot和Nr数据库比对,获得52582条CDS序列,ESTScan 3.0.3预测获得35535条CDS序列。【结论】藤茶在细胞过程、代谢过程、单有机体过程、细胞和细胞部分、结合和催化活性能力分布的基因较丰富,在一般功能、翻译、翻译后修饰、蛋白质翻转及分子伴侣的基因表达量较高,具有较强的碳水化合物代谢能力。多种关键酶基因参与藤茶黄酮类化合物的生物合成,推测其生物合成途径存在多条分支,调控机制也较复杂。