党参不同组织化学成分分布及转录组学分析

摘要

目的:分析党参不同组织转录组特征,解析党参根中活性成分积累的遗传基础,为党参的高品质生产与种植提供理论依据。方法:选取盛花期党参根、茎、叶、花不同组织为实验材料,采用高效液相色谱法(HPLC)检测党参苷Ⅰ、党参炔苷、苍术内酯Ⅲ含量,利用RNA-Seq对不同组织进行转录组测序,通过基因本体(GO)、京都基因和基因组百科全书(KEGG)数据库富集分析筛选分析差异表达基因,探讨党参不同组织化学成分分布特征及转录谱特征。结果:党参根中党参多糖及党参苷Ⅰ含量显著高于其他各组织。党参根转录谱与茎、叶、花存在显著差异,差异基因表达聚类分析、GO、KEGG富集分析发现差异基因主要富集在黄酮类、苯丙烷类生物合成、蔗糖淀粉代谢、植物激素信号传导、植物病原菌互作、MAPK级联信号传递、三磷酸腺苷结合转运盒(ABC)转运蛋白等途径。苯丙烷类化合物生物合成相关基因在根、花中表达量显著上调,ABC转运蛋白则多在花中高表达,党参多糖合成关键酶基因蔗糖:蔗糖1-果糖基转移酶(1-SST)、果聚糖1-外切水解酶(1-Feh)及大量与次生代谢产物积累密切相关的胁迫响应基因等在党参根中显著上调表达。结论:党参根中活性成分含量与转录谱特征与茎、叶、花等组织存在显著差异,表现出组织特异性,同时胁迫响应相关基因及活性成分菊粉型果聚糖、苯丙烷类化合物合成相关基因在根中表达上调。