【摘要】：人參(Panax ginseng C.A.Meyer)為五加科(Araliaceae)人參屬(Panax L.)多年生草本植物,是我國(guó)傳統(tǒng)的名貴藥用植物。林下參是將人參幼苗或種子人工播種于自然或人工林下,模擬野生人參生長(zhǎng)過(guò)程栽培得到的半野生人參。本文通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)合組分含量測(cè)定,解析了林下參與園參之間萜類代謝的差異,并探究了不同采收月份和生長(zhǎng)年限的林下參中萜類代謝的變化。主要研究結(jié)果如下:(1)園參和林下參之間具有明顯的外觀性狀和生理代謝的差異,表現(xiàn)為園參的生長(zhǎng)速率較快,而林下參的抗病性相對(duì)較強(qiáng)。通過(guò)對(duì)5年生人工栽培的園參和林下參轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,共篩選出109051個(gè)轉(zhuǎn)錄本。除比對(duì)上參考基因組的59352個(gè)已知轉(zhuǎn)錄本(基因)外,還鑒定出新轉(zhuǎn)錄本46821個(gè),經(jīng)由功能預(yù)測(cè)獲得新基因13382個(gè)。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn),園參和林下參次生代謝的差異主要集中于萜類化合物合成通路上,有496個(gè)萜類合成基因存在差異表達(dá)。這些差異基因主要分布于7個(gè)主要萜類化合物合成通路上(萜類基本骨架、單萜類、倍半萜類、二萜類、三萜類、類胡蘿卜素類、醌類)。轉(zhuǎn)錄組分析結(jié)合含量測(cè)定結(jié)果表明,二萜類和三萜類化合物合成基因普遍在園參中轉(zhuǎn)錄水平較高;相反,大部分類胡蘿卜素和倍半萜類化合物合成基因在林下參中轉(zhuǎn)錄水平較高。除此之外的三個(gè)萜類化合物合成通路(萜類基本骨架、單萜類和醌類)在兩種人參間無(wú)明顯差異。進(jìn)一步分析表明,在園參中,具有促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)作用的赤霉素和甾醇類物質(zhì)積累含量較多,在林下參中,與提高抗逆性相關(guān)的脫落酸、原人參三醇型皂苷和吉瑪烯含量更高。說(shuō)明在園參和林下參之間的萜類代謝的差異可能與二者外觀性狀和生理差異有關(guān)。(2)林下參采收時(shí)間為每年的8-10月份,在此期間東北地區(qū)具有明顯的季節(jié)性氣候變化。為了探究林下參響應(yīng)氣候變化調(diào)控萜類代謝的過(guò)程,對(duì)8-10月份的林下參進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。本次測(cè)序共篩選出97182個(gè)轉(zhuǎn)錄本,其中鑒定新轉(zhuǎn)錄本33679個(gè),經(jīng)由功能預(yù)測(cè)獲得新基因6790個(gè)。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn),林下參中萜類化合物合成通路的調(diào)控過(guò)程在8-10月間具有明顯差異。在8月份采集的10年生林下參中,油菜素內(nèi)酯(三萜)、吉瑪烯、馬鈴薯螺二烯酮、朱欒倍半萜和松油醇(單萜)的合成途徑較為活躍;在9月份林下參中,油菜素內(nèi)酯和朱欒倍半萜合成被抑制,同時(shí)油菜甾醇(三萜)、赤霉素(二萜)和獨(dú)腳金醇(類胡蘿卜素)合成途徑開始被激活;在10月份林下參中,除豆甾醇(三萜)、脫落酸(類胡蘿卜素)和新薄荷醇(單萜)的合成途徑開始上調(diào)外,其他所有萜類途徑都被抑制。(3)為了探討不同生長(zhǎng)年限的林下參中萜類代謝的差異,對(duì)5年、10年和15年生的林下參進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。本次測(cè)序共篩選出轉(zhuǎn)錄本98671個(gè),其中鑒定新轉(zhuǎn)錄本37596個(gè),經(jīng)由功能預(yù)測(cè)獲得新基因8647個(gè)。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn),在5年生林下參中,油菜素內(nèi)酯、赤霉素、吉瑪烯和新薄荷醇的合成途徑較為活躍;10年生林下參中,油菜甾醇和馬鈴薯螺二烯酮(倍半萜)的合成途徑較為活躍;而15年生林下參中,以上萜類合成通路都被抑制。
【圖文】：

類阜苷配置濃度：Ｒｂｉ邋０．３邋ｍｇ／ｍＬ，Ｒｃ邋０．２５邋ｍｇ／ｍＬ，Ｒｂ２邋０．２５邋ｍｇ／ｍＬ，邋Ｒｂ３邋０．２邋ｍｇ／ｍＬ，逡逑Ｒｄ０．３ｍｇ／ｍＬ，Ｒｈ２０＿２５ｍｇ／ｍＬ。各標(biāo)準(zhǔn)品溶液校準(zhǔn)曲線的相關(guān)系數(shù)均大于０．９９８。標(biāo)逡逑準(zhǔn)品高效液相色譜峰如圖２－１所示。逡逑１６逡逑

低表達(dá)的ｃｌｅａｎｒｅａｄｓ需要更大的測(cè)序深度來(lái)保證定量的準(zhǔn)確，飽和度曲線可以評(píng)逡逑估不同測(cè)序深度條件下不同表達(dá)水平ｃｌｅａｎ邋ｒｅａｄｓ是否準(zhǔn)確定量。本次測(cè)序深度為逡逑１９０Ｘ，測(cè)序飽和度如上圖３－１所示，大部分ＲＰＫＭ值在３．５以上的ｃｌｅａｎ邋ｒｅａｄｓ邋（即中逡逑等以上表達(dá)量）在以４０％比例隨機(jī)抽取時(shí)，比對(duì)上參考基因組的ｃｌｅａｎｒｅａｄｓ的表達(dá)量逡逑與終值的偏差比例接近飽和（縱軸數(shù)值趨近于１），說(shuō)明飽和度總體質(zhì)量較高，，該測(cè)逡逑序深度能夠覆蓋絕大多數(shù)的表達(dá)基因。另一方面，為了從宏觀上體現(xiàn)所測(cè)序列在人參逡逑染色體上的分布情況，我們選取／邋ｃｌｅａｎｒｅａｄｓ分布最多的前２０組染色體進(jìn)行考察（圖逡逑３－２）。通過(guò)考察發(fā)現(xiàn)園參所測(cè)結(jié)果在染色體上分布相對(duì)均勻，而林下參所測(cè)得結(jié)果分逡逑布較為集中。隨后又將比對(duì)到的ｃｌｅａｎ邋ｒｅａｄｓ在參考基因組不同區(qū)域的分布情況進(jìn)行統(tǒng)逡逑計(jì)（表３－４），定位區(qū)域分為ＣＤＳ邋（編碼區(qū)）、Ｉｎｔｒｏｎ邋（內(nèi)含子）、Ｉｎｔｅｒｇｅｎｉｃ邋（基因間區(qū)）逡逑和３’１１�。保保ǎ蓿怠保荻。保保ǎ场颍怠朔蔷幋a區(qū)），發(fā)現(xiàn)超過(guò)百分之八十的（：＾１１撕也是在編逡逑碼區(qū)分布
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S567.51

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

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本文編號(hào)：2633489