本文關(guān)鍵詞：肉蓯蓉主要藥用成分相關(guān)基因的挖掘及分子標(biāo)記的鑒定

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【摘要】：肉蓯蓉是一種非光合作用的寄生植物,主要分布于我國(guó)西北荒漠地區(qū)。肉蓯蓉的干燥肉質(zhì)莖是我國(guó)傳統(tǒng)的名貴中藥材,具有廣泛的藥用價(jià)值,如增強(qiáng)性功能、提高免疫力等。但目前肉蓯蓉的轉(zhuǎn)錄組與基因組數(shù)據(jù)還很匱乏。在本研究中,我們對(duì)肉蓯蓉肉質(zhì)莖進(jìn)行了全轉(zhuǎn)錄組深度測(cè)序,共獲得80M末端配對(duì)序列。使用Trinity軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)錄本從頭拼接,獲得95,787個(gè)轉(zhuǎn)錄本,長(zhǎng)度從200bp到15,698bp不等,平均長(zhǎng)度為950bp。在63,957個(gè)表達(dá)轉(zhuǎn)錄本(FPKM≥0.5)中,30,098個(gè)轉(zhuǎn)錄本可以通過(guò)與公共數(shù)據(jù)庫(kù)(Uniprot、 Genbank nt/nr、KEG G)比較獲得基因的功能注釋信息。通過(guò)與KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)比較,我們注釋到了參與木質(zhì)素生物合成途徑的所有酶。苯丙氨酸氨基裂解酶(PAL)是木質(zhì)素與苯乙醇苷(PhGs)生物合成的第一個(gè)關(guān)鍵酶,根據(jù)序列相似性比較與系統(tǒng)發(fā)生分析,鑒定出了肉蓯蓉的至少4個(gè)PAL基因。PhGs是肉蓯蓉的主要藥用成分,根據(jù)轉(zhuǎn)錄本表達(dá)信息,我們首次推測(cè)出了肉蓯蓉PhGs的兩個(gè)可能的生物合成途徑。為了進(jìn)一步研究不同種質(zhì)肉蓯蓉肉質(zhì)莖藥用成分與基因表達(dá)的差異,我們采集了多個(gè)不同種質(zhì)的肉蓯蓉肉質(zhì)莖進(jìn)行藥化測(cè)定與轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。不同樣本的長(zhǎng)度與直徑差別較大；左旗三個(gè)樣本在重量方面差別不大,但右旗的三個(gè)樣本差異較大。采用HPLC測(cè)定各樣本的毛蕊花糖苷、松果菊苷與總苷,右旗樣本的PhGs含量普遍高于左旗樣本。同時(shí),對(duì)六個(gè)樣本分別進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組深度測(cè)序,將數(shù)據(jù)混合起來(lái)用Trini ty軟件進(jìn)行拼接,共獲得337,132個(gè)轉(zhuǎn)錄本,平均長(zhǎng)度為1,125bp。在156,877個(gè)活躍表達(dá)的轉(zhuǎn)錄本(FPKM≥0.5)中,72,186個(gè)轉(zhuǎn)錄本可以通過(guò)與Genbank nt/nr數(shù)據(jù)庫(kù)比較獲得基因功能的注釋信息。通過(guò)樣本之間表達(dá)轉(zhuǎn)錄本的比較分析發(fā)現(xiàn),樣本間共表達(dá)的轉(zhuǎn)錄本要遠(yuǎn)多于樣本特異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄本。兩兩樣本間的差異表達(dá)轉(zhuǎn)錄本分析結(jié)果表明：右旗樣本間的表達(dá)差異要小于左旗樣本間。根據(jù)差異表達(dá)轉(zhuǎn)錄本的聚類(lèi)結(jié)果,共篩選出10個(gè)明顯與主要藥用成分協(xié)同變化的分子標(biāo)記。此外,我們也進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄本的SSR分子標(biāo)簽的分析,1/3的轉(zhuǎn)錄本含有SSR,大多數(shù)SSR是單核昔酸重復(fù)序列�；谵D(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),我們同時(shí)構(gòu)建了一個(gè)公共數(shù)據(jù)庫(kù)CISTANCHE DESERTICOLA Genome Databas e。本研究有助于在分子水平理解肉蓯蓉的生理過(guò)程與藥用價(jià)值,也有可能用于肉蓯蓉品質(zhì)鑒定與栽培種的選擇。
【關(guān)鍵詞】：肉蓯蓉 肉質(zhì)莖 苯乙醇苷 轉(zhuǎn)錄組 從頭拼接 功能注釋 基因挖掘 表達(dá)轉(zhuǎn)錄本 鑒定分子標(biāo)記
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：S567.239
【目錄】：

• 致謝5-7
• 摘要7-8
• ABSTRACT8-10
• 專(zhuān)業(yè)詞匯中英文對(duì)照表10-14
• 第一章 緒論14-34
• 1.1 研究背景14-19
• 1.1.1 肉蓯蓉形態(tài)特征與生活習(xí)性14-16
• 1.1.2 肉蓯蓉的藥用價(jià)值及主要藥用成分16-17
• 1.1.3 肉蓯蓉的資源價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值與發(fā)展前景17-18
• 1.1.4 肉蓯蓉的研究現(xiàn)狀18-19
• 1.2 研究方法19-32
• 1.2.1 高效液相色譜(HPLC)20-22
• 1.2.2 下一代測(cè)序技術(shù)22-25
• 1.2.3 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)(RNA-seq)25-26
• 1.2.4 轉(zhuǎn)錄組從頭拼接26-30
• 1.2.5 實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)30-32
• 1.3 研究目的與意義32-34
• 第二章 材料與方法34-50
• 2.1 實(shí)驗(yàn)樣品34
• 2.2 實(shí)驗(yàn)試劑與耗材34-36
• 2.2.1 常用溶液與培養(yǎng)基34-35
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器35-36
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法36-45
• 2.3.1 肉蓯蓉糖苷含量的定量檢測(cè)36-37
• 2.3.2 RNA提取37
• 2.3.3 RNA-seq測(cè)序文庫(kù)制備與Illumina測(cè)序37-43
• 2.3.4 引物設(shè)計(jì)與實(shí)時(shí)熒光定量PCR43-45
• 2.4 生物信息分析方法45-50
• 2.4.1 RNA-seq數(shù)據(jù)分析45
• 2.4.2 基因表達(dá)的定量45-46
• 2.4.3 基因表達(dá)模式聚類(lèi)46-47
• 2.4.4 預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)錄本的功能47
• 2.4.5 GO與KEGG注釋47-48
• 2.4.6 SSR鑒定48-50
• 第三章 結(jié)果與討論50-84
• 3.1 肉蓯蓉肉質(zhì)莖轉(zhuǎn)錄組從頭拼接與主要藥用成分相關(guān)基因的挖掘50-64
• 3.1.1 基于高通量測(cè)序數(shù)據(jù)的肉蓯蓉肉質(zhì)莖轉(zhuǎn)錄組從頭拼接50-52
• 3.1.2 轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)定量及功能注釋52-55
• 3.1.3 表達(dá)轉(zhuǎn)錄本的GO與KEGG注釋55-56
• 3.1.4 木質(zhì)素生物合成基因的挖掘56-58
• 3.1.5 PhGs生物合成相關(guān)基因的挖掘58-59
• 3.1.6 小結(jié)59-64
• 3.2 兩個(gè)主要種植地的肉蓯蓉轉(zhuǎn)錄組的比較分析64-82
• 3.2.1 兩個(gè)主要種植地的肉蓯蓉主要藥用成分的定量檢測(cè)64-66
• 3.2.2 轉(zhuǎn)錄本從頭拼接與功能注釋66-70
• 3.2.3 表達(dá)轉(zhuǎn)錄本與差異表達(dá)轉(zhuǎn)錄本的鑒定分析70-76
• 3.2.4 與藥用成分協(xié)同變化的分子標(biāo)記的挖掘76-79
• 3.2.5 SSR的鑒定分析79-81
• 3.2.6 肉蓯蓉?cái)?shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建81-82
• 3.2.7 小結(jié)82
• 3.3 討論82-84
• 3.3.1 新一代測(cè)序技術(shù)在轉(zhuǎn)錄組中的應(yīng)用82-83
• 3.3.2 不同種質(zhì)肉蓯蓉的性狀差異與基因表達(dá)差異83
• 3.3.3 后續(xù)工作展望83-84
• 第四章 結(jié)論84-86
• 參考文獻(xiàn)86-98
• 附錄98-100
• 附圖98-100
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果100

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本文編號(hào)：825183