灯盏花中灯盏乙素生物合成相关基因转录组分析

摘要

【目的】通过转录组测序(RNAseq)筛选灯盏乙素生物合成相关基因,为筛选灯盏花优质种质资源提供理论基础。【方法】通过HPLC测定灯盏花叶片中灯盏乙素含量,筛选其中有显著差异的4份样品,以1份低灯盏乙素含量叶片样品作为对照(CK)与3份高灯盏乙素含量样品同时进行RNAseq。测序完成后分析筛选差异表达基因(Differential expressed genes,DEGs),并对DEGs进行Gene Ontology(GO)和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes(KEGG)功能富集分析。再选择表达量较高的参与类黄酮生物合成途径的DEGs进行qRT-PCR验证其表达模式。【结果】样品S3和S5灯盏乙素含量极显著高于样品S4(CK),样品S6灯盏乙素含量显著高于样品S4(CK)。高灯盏乙素样品S3、S5、S6与低灯盏乙素样品S4(CK),两两比较分别鉴定出2143个、1968个和1801个DEGs。3组差异比较组合的交集有490个共同基因,其中277个在高灯盏乙素含量样品中上调表达,另外213个在低灯盏乙素含量样品中上调表达,差异表达基因KEGG富集分析分别有13、14、14条基因在类黄酮生物合成途径。其中类黄酮代谢下游的基因查尔酮异构酶(CHI)、黄烷酮3-羟化酶(F3H)和类黄酮3’-羟化酶(F3’H)在高灯盏乙素样品中上调表达,参与咖啡酸酯途径的莽草酸/奎宁酸羟基肉桂酰转移酶(HCT)和咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(CCoAMT)基因在低灯盏乙素样品S4(CK)中上调表达。qRT-PCR对5个DEGs表达模式的检测结果与RNAseq结果一致,CHI(Eb_V2_03181)、F3H(Eb_V2_40771)、F3’H(Eb_V2_04241)在高灯盏乙素样品中上调表达,HCT(Eb_V2_4655)、CCoAMT(Eb_V2_20841)在低灯盏乙素样品中上调表达。【结论】灯盏乙素生物合成涉及多个基因,与花青素途径及咖啡酸酯途径密切相关。